李小軍（陜西省表面工程與再制造重點實驗室，西安文理學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，陜西西安 710065）

單環(huán)單萜化合物與金屬粒子的弱相互作用研究

李小軍（陜西省表面工程與再制造重點實驗室，西安文理學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，陜西西安 710065）

采用密度泛函B3LYP方法在贗勢基組LanL2DZ和全電子基組6-31++G★★級別上對銀團簇與單環(huán)單萜α-紫羅蘭酮的弱相互作用進行了剖析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，此類吸附結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定主要靠配體與分子之間的弱相互作用來支撐，同時結(jié)構(gòu)內(nèi)部也存在其他的作用力形式。這些研究將對于此化合物的潛在應(yīng)用有著重要的參考依據(jù)。

單環(huán)單萜，金屬粒子，弱相互作用

在生命活動中，原子間的弱相互作用表現(xiàn)了重要的角色，其除了穩(wěn)定結(jié)構(gòu)外，也會影響電荷轉(zhuǎn)移和電子性質(zhì)。同時，基于各種生物分子，其在各種誘導(dǎo)活動中的特征被加強，比如，在DNA分子修復(fù)［1］和藥物與機體的相互作用等方面［2］都有很重要的應(yīng)用。紫羅蘭酮分子是單環(huán)單萜類化合物，其與單環(huán)相連的支鏈結(jié)構(gòu)具有不飽和的雙鍵結(jié)構(gòu)，并和過渡金屬具有很強的相互作用力，進而可以穩(wěn)定生物分子在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用［3］。

1 理論方法

采用密度泛函理論B3LYP方法，并結(jié)合LanL2DZ贗勢基組（Ag）和6-31++G**全電子基組（C、H、O）對銀復(fù)合物進行了弱相互作用研究。所研究結(jié)構(gòu)都經(jīng)過振動頻率分析，進而確認其為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。全部計算工作采用GAUSSIAN 09軟件包［4］在I7微機上完成。

2 結(jié)果和討論

圖1 α-Ag4復(fù)合物的弱相互作用

基于優(yōu)化好的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，我們看到在α-紫羅蘭酮結(jié)構(gòu)中，有一個與αC遠離的雙鍵，此時的支鏈結(jié)構(gòu)趨于和六元單環(huán)形成平面，分子結(jié)構(gòu)見圖1上部。同時，圖1也描述了Ag4團簇（右下部分）與α-紫羅蘭酮的弱相互作用，不同顏色區(qū)域代表不同的弱相互作用形式。相互作用力主要有三種：氫鍵（H-bond）、范德華力（VDW interaction）和位阻效應(yīng)（Steric effect）。氫鍵：氫原子與電負性的原子X共價結(jié)合時，共用的電子對強烈地偏向X的一邊，使氫原子帶有部分正電荷，能再與另一個電負性高而半徑較小的原子Y結(jié)合，形成的X—H┅Y型的鍵；范德華力：分子間作用力又被稱為范德華力；位阻效應(yīng)：指分子中某些原子或基團彼此接近而引起的空間阻礙和偏離正常鍵角而引起的分子內(nèi)的張力。

從圖1可以看出，銀團簇和氧原子間有氫鍵形成，這是因為銀團簇的電負性高，對氧原子有吸附作用，形成了C=O…Ag型的氫鍵。銀團簇內(nèi)部也有氫鍵作用，這是由于銀團簇表面孤對電子造成的。銀團簇和紫羅蘭酮之間有分子間的相互作用，產(chǎn)生了范德華力，同時在六元環(huán)的支鏈甲基和支鏈酮基之間也有分子間作用力產(chǎn)生。

3 結(jié)語

本文采用密度泛函B3LYP方法研究表明，銀團簇與α-紫羅蘭酮之間存在較強的弱相互作用，而且通過我們理論預(yù)測發(fā)現(xiàn)了其結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在不同的作用力形式。這些研究將對于紫羅蘭酮在生物領(lǐng)域的潛在應(yīng)用提供重要的理論參考。

［1］Cui L，Ren B，and Tian Z Q.Surface-Enhanced Raman Spectroscopic Study on the Co-adsorption of DNA Bases with Per?chlorate［J］，Acta Phys Chim Sin，2010，26（2），397-402.

［2］Nabiev I R，Efremov R G，and Chumanov G D.Surface-En?hanced Raman Scattering and Its Application to Study of Biological Molecules［J］.Sov Phys Usp，1988，31（3），241-247.

［3］孫青，舒學(xué)軍，陳茹冰，等.香料紫羅蘭酮的合成研究［J］.浙江大學(xué)學(xué)報（理學(xué)版），2012，39（1）：56-60.

［4］Frisch M.J.，Trucks G.W.，Schlegel H.B.，et al.Gaussian，Inc.，Wallingford CT，2009.

陜西省自然科學(xué)基金（2014JM2-2019，2014JM2046）；陜西省教育廳基金（14JK2128）；西安市文理專項（CXY1352WL20，CXY1443WL03）和博士啟動基金

李小軍（1981-），男，陜西華縣人，博士，主要從事理論計算化學(xué)研究。