丙氨酸分子的构象研究

丙氨酸分子的构象研究 丙氨酸分子的构象研究 第27卷第2期 J1.27No.2 唐山师范学院 JournalofTangshanTeachersCollege 2005年3爿 Mar.2005 丙氨酸分子的构象研究 孟祥军 (唐山师{!I=!=学院化学系,~i,iJL店山063000) 摘要:应用密度泛函理论(DFT)研究丙氨酸分子的构象,通过频率征,得到12种稳定构象. 关键词:丙氨酸;构象;DFT;B3LYP 中图分类号:O621.142文献标识码:A文章编号:1009?9115(2005)02-0025-04 氨基酸仅足蚩[J质的单体.而月.足重要的生命营养物质,研究氨娃酸的结构和性质.对于探索生命过程具仃重璺的理 论意义和实际意义.天然氨基酸共有20种,对氨酸的构象的研究报道还比较有限,Csaszar于1992年理论}:找列IJ氨 酸的l3种稳定构象【,'孙玉希等人于2002年采用B3P86/6.3lG'对fr氨酸的结构进行了理论研究.t2141'关氨睃稳定构缘的 研究今仍朱见报道. l及方法 以氨酸(alanine,简写为Ala)的构象为{:究对象,应用Gaussian98W程序包,采用密度泛函理论DensityFunctionTheory (DFT)的B3LYP方法在6.3lG'基组水上对内氨酸分子的初始几何构型进行优化,并用频率进行表征. 2结果与讨论 2.1丙氨酸分子的构象和结构 对丙氨酸分子的初始几何构型,采用B3LYP/6-31G'方法进行全梯度优化,得到l2 种稳定构象(见图1),其几何列十附 表.通过频率计算验证结构Alal,a12皆无虚频.说明各构象均对应于势能面上的 低点. j' l — Ala2 图l丙氨酸分子的构象 Ala3Ala4Ala5Ala6 一一 '-, ... Ala9Alal 5 ' ? l , 0 . 6 收稿【J期:2004.09.27 作者简介:孟祥军(1974.),男,河北秦皇岛人,唐山师范学院化学系讲师. . '. . 一 , ,( Alal2 图中内氨酸的原了编号一致, 1号为氮原予,3,5和 6号为碳原子,7号,8号为 氧原子,其余为氢原了. . 25. 厂,, , , 一 , : - jII 丫 r , , ? a 9 .r 8 , 3 1 第27卷第2期唐山师范学院2005年第2期 附表丙氨酸稳定构象的结构参数 续表 parameterAla7Ala8Ala9Ala10AlallAlal2 R(1.2) R(1.3) R(1.10) . 26. 1.0l79 1.469 1.0186 1.0189 1.4659 1.0l9 1.0l93 1.4596 1.0l88 1.0l78 1.476 1.0l72 1.0l7 1.4777 1.0199 1.0144 1.4579 1.0I52 孟祥军:丙氨酸分子的构象研究 R(3,4) R(3,5) R(3.6) R(6.7) R(6.8) R(8.9) A(1,3,4) A(1.3,5) A(1.3.6) A(2,l,3) A(2,l,lO) A(3,l,10) A(3,6.7) A(3,6,8) A(4,3,5) A(4,3,6) A(5,3,6) A(6,8,9) A(7,6,8) D(1,3,6,7) D(1,3,6,8) D(2,l,3,4) D(2,l,3,5) D(2,l,3,6) D(3,6,8,9) D(4,3,6,7) D(4,3,6,8) D(5,3,6,7) D(5,3,6,8) D(7,6,8,9) D(1O,1,3,4) D(10,1,3,5) D(10,l,3,6) 1.1O86 1.5264 1.5259 1.2o94 1.3588 0.9757 103.0696 lo0.4087 109.0372 lO9.7700 lo6.958l 108.9567 76.2692 lO1.342 lO8.5714 l04.7824 lo0.8525 lo6.0957 72.3482 - 95.0395 47.2457 57.7100 l79.560 . 58.420 l79.5837 103.644l - 74.0707 . 9.2917 168.9935 1.7644 - 59.106l 62.7522 . 175.23l4 1.0943 1.5443 1.5230 1.2093 1.3586 0.9757 107.9l79 lO5.4168 lO9.68l7 lO9.4486 l06.8099 l09.75 75.6436 lO1.7338 lO8.857 105-3O42 109.174l lO6.1oo3 72.5576 96.6067 -46.2756 l77.6829 . 60.3299 63.46l5 - l78.896 20.7l73 . 162.165 . 96.O2l6 81.0961 . 1.675 . 65.7618 56.2254 . 179.9832 1.0958 1.5377 1.5327 1.2lO 1.3598 0.976 108.1856 lO9.974l lO6.49 l10.0700 lO5.72l9 109.4218 74.9402 02.672l 08.22l8 O5.1662 108.445 lO5.7749 72.3649 l56.9085 . 24.8010 l76.93l9 - 65.0597 58.8073 . 177.5484 37.1481 . 144.56l6 . 78.442l 99.8483 0.7924 61.160 l79.16O . 56.970 1.0975 1.533l 1.5449 1.2085 1.34l7 0.99l5 l12.7295 ll0.8534 lO9.OlO8 ll1.16 l07.192 ll1.374l l22.5699 l13.7937 108.772 lo6.4587 108.86l8 l04.5495 123.6088 l66.7067 . 15.1404 26.0324 148.2362 . 91.952l 2.79l 44.84l7 . 137.0053 . 72.2568 105.896l - l79.078 . 93.4294 28.7744 148.586l 1.0984 1.5297 1.5473 1.2086 1.342l 0.9905 lO6.5699 ll5.6057 lO8.6l57 ll1.24l l06.7884 ll0.1800 l23.1225 l13.5766 lO9.0737 105.0O92 ll1.3378 l04.7193 123.2737 . 164.O2l6 l7.8206 . 38.7793 82.5978 一 l51.4438 . 3.993 82.283l - 95.8747 . 35.6192 146.223 177.8524 - l57.0lO . 35.630 90.320 1.0968 1.5346 1.5489 1.2067 1.3543 0.9758 107.3297 ll0.0722 ll7.0567 ll5.5525 ll1.7835 l14.9536 l22.5832 l6.OlO5 O8.1O28 04.8656 lO8.9676 l07.O2l4 l21.4056 l74.3761 . 5.9l36 56.5405 l73.9640 - 60.92l3 0.8292 55.5839 - 124.7059 . 59.9579 l19.7524 . 179.4569 - l70.9l55 . 53.492 71.6227 2.2丙氨酸分子构象的位能及其与结构的关系 氨酸分予构象的位能列于表1,其中构象EAlall最稳定,构象E^Jal0次之,从图中可 以看}n,这两种构象中均仔着 分了内氢键08--H9--NI(R1—9分别为1,887A,1.885A),这足导致稳定的最重要因 素.构象Ala4最小稳定,由和结构 参数町以看出,构象Ala4与其它构象相比,窄问效应和静电效应均利. 表1丙氨酸分子构象的位能(能量的单位:HF) Ala8Ala9Ala10AlallAlal2 E(HF).323.7357-323.7353.323.7373-323.7395-323.7402-323.729 (卜转第67页) . 27. 周士英:树立转换意识培养应用能力 为主. 从上面两个例子口J'以看出,只要我们在教学中教帅仔细 地观察,精心的设卜,可以把一些较为抽象的问题,通过现 象除去非本质的素,从中构造IlJ最皋奉的数学模型,使问 题【口I到已知的数学知识领域,并且能培养学生的应用能力. 综上所述,数学教学中树学生的数学转换意识素 质教学所要求的培养学生的创造性思维及应用能力是相辅 参考文献: 【1】金有梁.教育建模[MI.广两教育f{I版社,1998. 相成,密不可分的.要真正培养学生的创新能力,光凭传授 知识足远远/f够的,重要的足在教学中必须持以学生为主 体,不能脱离学生搞一些不切实际的转换教学形式,我们的 一 切教学活动必须以调动学生的主观能动性,培养学生的创 新思维及应用能力为出发点,引导学生白主活动,白觉的 学习过程中树立数学转换意识.只有这样才能使学生和 解决问题的能力得到K=足的进步,电只羊『这样才能真提-岛 学生的创新能力及应用能力,使学生学到有用的数学. 【2】喻俊鹏.创新教育对数学教帅能,『J的要求【J】.中学数学教参,2000,(12). 【3】郭思乐,喻玮.数学思维教育论【M】.上海教育出版社,2001. EstablishTransitionSense,CultivateApplicationAbilities ZHOUShi-ying (TangshanTextileTechnicalSchool,HebeiTangshan063000,China) Abstract:Toimprovethequali~ofmathsteachinginhighschoolsisnotonlytoimprovestudents'marks,buttomakestudents learnusefulmaths.Thus,itisacorrectdirectiontoestablishmathstransitionsenseinmathsteachinginhighschoo1.Thispaper introduceshowtoestablishmathstransitionsenseandhowtotrainstudents'creativethinkingthroughtransitionteaching. Keywords:mathstransition;methodsformathstransition;senseofmathstransition;applicationcreation 校对:陈景林 责任编辑, (上接第27页) 3结论 采用密度"K~aik,住B3LYP/6—3IG*水y-t-计算氨酸分了构缘,得到l2种稳定构象: 其中能量最稳定的曲种构象 存分了内氧键. 参考文献: 【1】GCsaszar'J.Am.Chem.Soc.,l992,l14:9568. 【2】孙1i希,张洪林,牡冬梅.氨睃结构和性质的理论研究【J】.曲阜帅范人 学,2002,28(4):89.93. ConformationsofAI"MoleculeonlormationsofAlanineolecule MENGXiang-Jun (ChemistryDepartment,TangshanTeachersCollege,HebeiTangshan063000,China) Abstract:BasedonGaussian98WprogramwiththeB3LYP(DFT)methodatthe6-31Gbasiss etlever,12kindsofsteady conformationsofalaninemoleculewerefound. Keywords:alanine;conformation;DFT;B3LYP 责任编辑,校对:行松 一 67.