应用从头计算和ABEEM/MM浮动电荷分子力场研究腺嘌呤的水合作用

摘要

生物分子与水溶液的相互作用，特别是弱相互作用一直是目前最具挑战性和最具活力的前沿课题之一。腺嘌呤作为核酸碱基最重要的组成成分之一，其与水分子的相互作用受到了普遍重视。
　　 本文首先利用从头计算方法对腺嘌呤与1～6个水分子的作用模式进行了研究，我们计算了腺嘌呤-水复合物的各种性质，如：优化的几何构型、结合能、偶极矩、频率、自然键轨道、稳定性以及氢键的协同效应等.揭示了腺嘌呤一水复合物稳定存在的构型是环状的双氢键形式，即水分子与腺嘌呤相互作用时，同时作为受体和供体与腺嘌呤的氢原子和氮原子形成氢键.其中N…O-H作用比N-H…O作用更强，二者均为正常的，红移型氢键。同时，也找到了腺嘌呤与水结合的最优几何位置.然后应用在密度泛函理论和原子键电负性均衡方法上发展起来的ABEEM模型，同时融合进分子力场中，构建了一个新的腺嘌呤一水势能模型，对腺嘌呤与水的氢键相互作用进行了研究。我们针对Adenine-水分子团簇中两种特殊类型的分子间氢键，我们对其静电相互作用进行了特殊的处理，这将有助于我们进一步地了解氢键的形成过程和本质。研究结果与可获得的实验数据和从头计算结果相比都显示了很好的一致性，验证了我们模型的合理性和参数的可靠性。

目录

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声明

第一章绪论

1.概述

2.本课题的研究背景及现状

3.本论文开展的研究工作

第二章理论方法

1.从头计算的Hartree-Fock方法

1.1基组的选择

2.微扰理论方法

2.1电子相关问题

3.密度泛函理论

3.1密度泛函理论基础

3.2经典电负性标度和现代电负性思想

3.3电负性均衡方法的发展

4.分子力学

4.1分子力场作用项的一般式

4.2分子力场的参数化

5.自然键轨道理论(NBO)

5.1自然集居数分析(NPA)

5.2自然杂化轨道理论分析

5.3电子供体与受体间键相互作用模型

6.ABEEM/MM理论

6.1原子-键电负性均衡方法(ABEEM)

6.2 ABEEM模型应用于水分子体系(ABEEM-7P水模型)

6.3原子-键电负性均衡方法融合进分子力场(ABEEM／MM)

第三章Adenine-H2O相互作用的从头算研究

1.引言

2.结果与讨论

2.1Adenine单体的性质

2.2 Adenine-H2O复合物

2.3 Adenine-(H2O)n(n=2-6)复合物

3.本章小结

第四章Adenine-H2O相互作用的ABEEM／MM方法研究

1.引言

2.ABEEM模型向Adenine-水分子体系中推广

2.1能量表达式和有效电负性

2.2电荷守恒、电负性均衡和分子中电荷的计算

2.3 ABEEM／MM方法应用于Adenine-水分子体系的能量表达式

2.4模型参数的确定

3模拟气态Adenine-水分子团簇的性质

3.1 Adenine单体的性质

3.2.Adenine-H2O二聚体的性质

3.3.Adenine-(H2O)n(n=2-6)的性质

第五章结论与展望

参考文献

致谢