PDF《杨国生三唑烯醇手性识别的分子力学研究》

[ 研究简报] 三唑烯醇手性识别的分子力学研究 杨国生 严波雷林王文刚 刘成卜 ( 山东大学化学院, 济南 250100) 关键词 手性分离;

分子识别;

三唑烯醇;

分子力学 中图分类号 O641 文献标识码 A 文章编号 0251-0790( 2000) 11-1745-

03 收稿日期: 1999-09-15.

基金项目: 国家青年自然科学基金( 批准号: 29705002) 和山东省青年自然科学基金( 批准号: Q97B01121) 资助. 联系人简介: 杨国生(

1963 年出生) , 男, 博士, 副教授, 从事色谱手性分离及手性分离机理研究. 近十几年来, 解决不同类型手性化合物的分离是手性色谱发展的前沿领域[ 1~3] , 对手性识别机理 的研究也逐渐引起重视 [ 4, 5] , 但由于缺乏手性固定相和手性化合物分子复合体的单晶数据, 有关手性 分离机理的通用定量解释方法很不完善. 采用分子模型设计和理论计算方法, 研究 CSPs 与手性化合 物复合体的三维结构性质, 不仅易于获得 CSPs 与R-体、S -体之间能量的差值, 而且能直观地得出手 性识别发生的位置、作用力的性质及其大小, 这对于新型 CSPs 的设计, 药物动力学研究和药物分子 设计具有十分重要的意义. 本文利用分子力学方法研究了手性固定相 OA-4700( 日本) 分离三唑烯醇对映体的手性分离机理, 所得结果与实验相符.

1 计算原理 1.

1 理论依据 Lipkowitz [ 4] 认为, 液相色谱手性固定相拆分对映体, 在色谱柱内存在如下平衡: CSP + A R = CSP A R ( 1) CSP + A S = CSP A S ( 2) CSP 与手性物质 A 的R, S 对映体形成非对映体络合物 CSP・A R 和CSP・A S , 分别记作 R-CSP 和S-CSP, 由式( 1) 和式( 2) 可以求知络合物的自由能( G) . 手性分离热力学原理指出: ( G ) = - RT ln RS ( 3) 对映体分离系数 取决于络合物自由能之差 ( G) 值, ( G) 的绝对值越大, 则分离效果越好. 式( 1) 和( 2) 左边能量相同, 二者的熵变相近, 因此, 只要计算方程式右边 R-CSP 和S-CSP 的能量 E 即可以判断手性分离和流出顺序. 当理论计算时忽略流动相的影响, 将CSP 作为一个分子不考虑与载 体硅胶的连结, 同时硅胶表面的影响也可忽略, 这样可以用平均作用能E 来代替 G , 非对映体络合物 分子的能量 E 取决于 CSP 与手性分子的形状和它们相互作用的方向. 1.

2 计算方法 分子力学 [

6 , 7] 是借助经验或半经验参数计算分子、 离子等体系结构和能量的方法. 分 子体系的能量采用分析函数的形式表达, 其通用表达式为: E = EST R + EBA + E DA + EV DW + E ES 式中, ESTR 代表键伸缩引起的能量变化, E BA 表示键角偏离理想值时的能量变化, E DA 代表由于单键的 旋转引起的能量变化, EV DW为Van der W aals 作用能, EES为库仑静电作用能, 后两项考虑了非键合原 子间的作用. 本文用 PCM ODEL 程序进行模拟计算, 首先对 R -, S -构型三唑烯醇分子及固定相 CSP 分子的空 间结构进行优化, 求得其最优构象及最低能量值. 然后分别将 R -, S - 构型三唑烯醇与固定相CSP 分子 进行空间对接, 并进一步优化求出 R -CSP 与S-CSP 复合体分子的最优构象及最低能量值 [ 6] . 计算时, 用CSP 模拟 OA-4700. OA -4700, CSP 和三唑烯醇的结构如图

1 所示. Vol.

21 高等学校化学学报No.

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0 年11 月CHE MICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSIT IE S 1745~1747 Fig.

1 The structures of OA- 4700, CSP and diniconazole