單環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，西安文理學院化學工程學院，陜西西安 710065）

單環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，西安文理學院化學工程學院，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單萜α-紫羅蘭酮的弱相互作用進行了剖析。結果發現，此類吸附結構的穩定主要靠配體與分子之間的弱相互作用來支撐，同時結構內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用有著重要的參考依據。

單環單萜，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了重要的角色，其除了穩定結構外，也會影響電荷轉移和電子性質。同時，基于各種生物分子，其在各種誘導活動中的特征被加強，比如，在DNA分子修復［1］和藥物與機體的相互作用等方面［2］都有很重要的應用。紫羅蘭酮分子是單環單萜類化合物，其與單環相連的支鏈結構具有不飽和的雙鍵結構，并和過渡金屬具有很強的相互作用力，進而可以穩定生物分子在醫學領域的應用［3］。

1 理論方法

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

2 結果和討論

圖1 α-Ag4復合物的弱相互作用

基于優化好的穩定結構，我們看到在α-紫羅蘭酮結構中，有一個與αC遠離的雙鍵，此時的支鏈結構趨于和六元單環形成平面，分子結構見圖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（Steric effect）。氫鍵：氫原子與電負性的原子X共價結合時，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：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，產生了范德華力，同時在六元環的支鏈甲基和支鏈酮基之間也有分子間作用力產生。

3 結語

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測發現了其結構內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域的潛在應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，舒學軍，陳茹冰，等.香料紫羅蘭酮的合成研究［J］.浙江大學學報（理學版），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研究。