单环单萜化合物与金属粒子的弱相互作用研究

李小军（陕西省表面工程与再制造重点实验室，西安文理学院化学工程学院，陕西西安 710065）

单环单萜化合物与金属粒子的弱相互作用研究

李小军（陕西省表面工程与再制造重点实验室，西安文理学院化学工程学院，陕西西安 710065）

采用密度泛函B3LYP方法在赝势基组LanL2DZ和全电子基组6-31++G★★级别上对银团簇与单环单萜α-紫罗兰酮的弱相互作用进行了剖析。结果发现，此类吸附结构的稳定主要靠配体与分子之间的弱相互作用来支撑，同时结构内部也存在其他的作用力形式。这些研究将对于此化合物的潜在应用有着重要的参考依据。

单环单萜，金属粒子，弱相互作用

在生命活动中，原子间的弱相互作用表现了重要的角色，其除了稳定结构外，也会影响电荷转移和电子性质。同时，基于各种生物分子，其在各种诱导活动中的特征被加强，比如，在DNA分子修复［1］和药物与机体的相互作用等方面［2］都有很重要的应用。紫罗兰酮分子是单环单萜类化合物，其与单环相连的支链结构具有不饱和的双键结构，并和过渡金属具有很强的相互作用力，进而可以稳定生物分子在医学领域的应用［3］。

1 理论方法

采用密度泛函理论B3LYP方法，并结合LanL2DZ赝势基组（Ag）和6-31++G**全电子基组（C、H、O）对银复合物进行了弱相互作用研究。所研究结构都经过振动频率分析，进而确认其为稳定结构。全部计算工作采用GAUSSIAN 09软件包［4］在I7微机上完成。

2 结果和讨论

图1 α-Ag4复合物的弱相互作用

基于优化好的稳定结构，我们看到在α-紫罗兰酮结构中，有一个与αC远离的双键，此时的支链结构趋于和六元单环形成平面，分子结构见图1上部。同时，图1也描述了Ag4团簇（右下部分）与α-紫罗兰酮的弱相互作用，不同颜色区域代表不同的弱相互作用形式。相互作用力主要有三种：氢键（H-bond）、范德华力（VDW interaction）和位阻效应（Steric effect）。氢键：氢原子与电负性的原子X共价结合时，共用的电子对强烈地偏向X的一边，使氢原子带有部分正电荷，能再与另一个电负性高而半径较小的原子Y结合，形成的X—H┅Y型的键；范德华力：分子间作用力又被称为范德华力；位阻效应：指分子中某些原子或基团彼此接近而引起的空间阻碍和偏离正常键角而引起的分子内的张力。

从图1可以看出，银团簇和氧原子间有氢键形成，这是因为银团簇的电负性高，对氧原子有吸附作用，形成了C=O…Ag型的氢键。银团簇内部也有氢键作用，这是由于银团簇表面孤对电子造成的。银团簇和紫罗兰酮之间有分子间的相互作用，产生了范德华力，同时在六元环的支链甲基和支链酮基之间也有分子间作用力产生。

3 结语

本文采用密度泛函B3LYP方法研究表明，银团簇与α-紫罗兰酮之间存在较强的弱相互作用，而且通过我们理论预测发现了其结构内部存在不同的作用力形式。这些研究将对于紫罗兰酮在生物领域的潜在应用提供重要的理论参考。

［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］孙青，舒学军，陈茹冰，等.香料紫罗兰酮的合成研究［J］.浙江大学学报（理学版），2012，39（1）：56-60.

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

陕西省自然科学基金（2014JM2-2019，2014JM2046）；陕西省教育厅基金（14JK2128）；西安市文理专项（CXY1352WL20，CXY1443WL03）和博士启动基金

李小军（1981-），男，陕西华县人，博士，主要从事理论计算化学研究。