一種用密度泛函理論預(yù)測(cè)β-烯胺酮基取代的四氨基苯基卟啉氧化還原性質(zhì)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用密度泛函理論(DFT)預(yù)測(cè)β-烯胺酮基取代的四氨基苯基卟啉氧化還原性質(zhì)的方法，有效地利用密度泛函理論（DFT）中B3LYP/6-31g對(duì)A：四氨基苯基卟啉；B：5-[4-(β-烯胺酮基苯基)]-10,15,20-三（4-氨基苯基）卟啉；C：5,10-二[4-(β-烯胺酮基苯基)]-15,20-二（4-氨基苯基）卟啉；D：5,15-二[4-(β-烯胺酮基苯基)]-10,20-二（4-氨基苯基）卟啉；E：四[4-(β-烯胺酮基)苯基]卟啉進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，比試驗(yàn)更方便快捷的得到鍵長(zhǎng)，鍵角，二面角，最低能量和前線軌道等輸出信息，不受其他物質(zhì)的干擾，比試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，而且可以得到前線軌道能量的高低，預(yù)測(cè)該系列物質(zhì)氧化還原反應(yīng)的大概出峰位置，降低后期實(shí)驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)。
【專利說(shuō)明】—種用密度泛函理論預(yù)測(cè)β-烯胺酮基取代的四氨基苯基卟啉氧化還原性質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種β -烯胺酮基取代的四氨基苯基卟啉氧化還原性質(zhì)的預(yù)測(cè)方法，屬于量子化學(xué)計(jì)算的范疇。
【背景技術(shù)】
[0002]卟啉是一種具有大環(huán)共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物。卟啉及其衍生化合物廣泛存在于自然界中，它們參與植物光合作用的生物化學(xué)過(guò)程，同時(shí)也參與生物體內(nèi)氧傳送的過(guò)程，在我們的生產(chǎn)生活中有重要作用。β_烯胺酮(酯)化合物是一類具有N-C=C-C=O共軛結(jié)構(gòu)單元的化合物，它們被用來(lái)合成一系列具有生物活性和藥理活性的物質(zhì)，也常常被稱為β -氨基-α，β-不飽和酮或是烯胺基酮，具有與一般的酮不同的物理化學(xué)性質(zhì)，即兼有烯胺的親核性和烯酮的親電性，是一類具有多反應(yīng)活性點(diǎn)的化合物。氨基是一類非?；顫姷幕鶊F(tuán)，氨基化合物在化學(xué)研究中的應(yīng)用非常廣泛，因此關(guān)于氨基卟啉的應(yīng)用和研究越來(lái)越多，比如近年來(lái)對(duì)氨基苯基卟啉上的氨基進(jìn)行官能團(tuán)轉(zhuǎn)化的報(bào)道非常多，氨基苯基卟啉的衍生化反應(yīng)中，烯胺酮基苯基卟啉的報(bào)道幾乎沒(méi)有，尤其是它的理論研究很有必要，這樣可以降低成本，節(jié)省時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，并且得到準(zhǔn)確的結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供了一種準(zhǔn)確率高、簡(jiǎn)單易行的四氨基苯基卟啉氧化還原性質(zhì)的預(yù)測(cè)方法。
[0004]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)具體實(shí)現(xiàn):
一種用密度泛函理論預(yù)測(cè)β-烯胺酮基取代的四氨基苯基卟啉氧化還原性質(zhì)的方法，包括如下步驟:
1)物質(zhì)的選擇:選擇下面五種分子作為研究對(duì)象，
A:四氨基苯基卟啉，
B:5-[4-(β-烯胺酮基苯基)]-10，15，20-三(4-氨基苯基)卟啉，
C:5, 10-二 [4-(β-烯胺酮基苯基)]-15，20-二(4-氨基苯基)卟啉，
D:5，15-二 [4-(β-烯胺酮基苯基)]-10，20-二(4-氨基苯基)卟啉，
Ε:四[4-(β-烯胺酮基)苯基]卟啉；
2)結(jié)構(gòu)優(yōu)化:選用密度泛函理論中的B3LYP的方法，選用基組6-31g，使用關(guān)鍵詞opt，然后用Gaussian03軟件計(jì)算，直至所要求的四個(gè)常數(shù)完全收斂；
3)輸出信息提取:從GaUssian03計(jì)算的輸出文件中提取出最低能量和前線軌道的信
息；
4)根據(jù)步驟3)提取出的信息，總結(jié)出四氨基苯基卟啉逐步被β-烯胺酮基取代時(shí)能量和前線軌道之間變化的規(guī)律；
5)預(yù)測(cè)該系列物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的難易程度和循環(huán)伏安曲線大概的出峰電位。[0005]Gaussian03中判斷結(jié)果是否可靠地四個(gè)常數(shù)分別是指:Maximum Force (力的最大值)，RMS Force (根均方力)，Maximum Displacement (最大位移)，RMS Displacement (根均方位移)。計(jì)算結(jié)果需要這四個(gè)常說(shuō)都顯示“yes”。
[0006]其中，
所述步驟I)的分子結(jié)構(gòu)的構(gòu)象處于最低能量狀態(tài)。
[0007]所述步驟I)中五種分子的結(jié)構(gòu)均是由軟件GaussView5.0畫出。
[0008]所述步驟2)的輸入命令為B3LYP/6_31g opt。
[0009]所述步驟3)輸出信息提取,先從Gaussian03計(jì)算的xx.log輸出文件中提取出鍵長(zhǎng)、鍵角、二面角、總能量的數(shù)據(jù)，再?gòu)腦X.chk輸出文件中提取前線軌道的信息，其中，所述信息的提取必須從以收斂結(jié)果的數(shù)據(jù)中提取。
[0010]計(jì)算產(chǎn)生兩個(gè)輸出文件，分別為:XX.log和XX.chk。
[0011]鍵長(zhǎng)、鍵角、二面角、總能量的數(shù)據(jù)從XX.log中提取，需要收斂。軌道信息從XX.chk文件中提取，兩種都需要收斂，從而保證收斂結(jié)果才有較高的準(zhǔn)確性。
[0012]進(jìn)一步的，在步驟5)中，根據(jù)步驟4)的總結(jié)出取代基的多少對(duì)卟啉結(jié)構(gòu)和氧化還原性質(zhì)的影響，從而預(yù)測(cè)出該反應(yīng)發(fā)生氧化還原反映的難易程度，再根據(jù)理論值預(yù)測(cè)這五種物質(zhì)循環(huán)伏安曲線的大概出峰電位
本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明的目的是用密度泛函理論(DFT)計(jì)算β_烯胺酮基取代的四氨基苯基卟啉，為實(shí)驗(yàn)提供一定的理論基礎(chǔ)，得出不同烯胺酮基苯基卟啉的理論數(shù)據(jù)，總結(jié)出不同取代基個(gè)數(shù)和取代位置β -烯胺酮基苯基卟啉的變化規(guī)律，尤其是前線軌道的變化規(guī)律，可以為實(shí)驗(yàn)提供理論依據(jù)。
[0013]本發(fā)明與實(shí)驗(yàn)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明有效地利用密度泛函理論(DFT)中B3LYP/6-31g對(duì)A:四氨基苯基卟啉；B:5_[4_( β -烯胺酮基苯基)]_10，15，20-三(4-氨基苯基)卟啉；C:5，10-二 [4-(β-烯胺酮基苯基)]-15，20-二(4-氨基苯基)卟啉；D:5，15-二 [4-(3-烯胺酮基苯基)]-10，20-二(4-氨基苯基)卟啉；Ε:四[4-(β-烯胺酮基)苯基]卟啉進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，比試驗(yàn)更方便快捷的得到鍵長(zhǎng)，鍵角，二面角，最低能量和前線軌道等輸出信息，不受其他物質(zhì)的干擾，比試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，而且可以得到前線軌道能量的高低，預(yù)測(cè)該系列物質(zhì)氧化還原反應(yīng)的大概出峰位置，降低后期實(shí)驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到以上五種分子前線軌道能量的數(shù)值，可預(yù)測(cè)這五種物質(zhì)循環(huán)伏安曲線的大概出峰電位，進(jìn)而指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。β_烯胺酮基取代的四氨基苯基卟啉的前線軌道的能級(jí)差隨著取代基卻來(lái)越多而變得越來(lái)越大，發(fā)生反應(yīng)越來(lái)越困難。用計(jì)算方法得到這些結(jié)論比較準(zhǔn)確，可靠，而且節(jié)省經(jīng)費(fèi)，耗時(shí)少，具有很大的優(yōu)越性，在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)方面具有舉足輕重的意義。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
圖1本發(fā)明所選五種分子中四氨基苯基卟啉的結(jié)構(gòu)圖；
圖2本發(fā)明所選五種分子中5-[4-(β-烯胺酮基苯基)]-10，15，20-三(4-氨基苯基)卟啉的結(jié)構(gòu)圖；
圖3本發(fā)明所選五種分子中5，10- 二 [4- ( β -烯胺酮基苯基)]-15，20- 二(4-氨基苯基)B卜琳的結(jié)構(gòu)圖；
圖4本發(fā)明所選五種分子中5，15- 二 [4- ( β -烯胺酮基苯基)]-10，20- 二(4-氨基苯基)B卜琳的結(jié)構(gòu)圖；
圖5本發(fā)明所選五種分子中5四[4-(β-烯胺酮基)苯基]卟啉的結(jié)構(gòu)圖；
圖6本發(fā)明五種物質(zhì)的前線軌道能級(jí)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]一種用密度泛函理論(DFT)預(yù)測(cè)β -烯胺酮基取代的四氨基苯基卟啉氧化還原性質(zhì)的方法，包括如下步驟:
1.物質(zhì)的選擇:選擇下面五種分子作為研究對(duì)象，Α:四氨基苯基卟啉；B:5-[4- ( β -烯胺酮基苯基)]-10，15，20-三(4-氨基苯基)卟啉；C:5，10- 二 [4- ( β -烯胺酮基苯基)]-15，20-二(4-氨基苯基)卟啉；D:5, 15-二 [4-( β -烯胺酮基苯基)]-10，20-二(4-氨基苯基)卟啉；E:四[4-(β-烯胺酮基)苯基]卟啉,利用計(jì)算機(jī)軟件GaussView5.0畫出以上五種β_烯胺酮基苯基卟啉分子的結(jié)構(gòu)，參見(jiàn)圖1-圖5。由表1的能量輸出信息可知，這五種分子結(jié)構(gòu)的構(gòu)象處于最低能量狀態(tài)。
[0017]表1五種分子的最低能量輸出信息
【權(quán)利要求】
1.一種用密度泛函理論預(yù)測(cè)β-烯胺酮基取代的四氨基苯基卟啉氧化還原性質(zhì)的方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)物質(zhì)的選擇:選擇下面五種分子作為研究對(duì)象， A:四氨基苯基卟啉， B:5-[4-(β-烯胺酮基苯基)]-10，15，20-三(4-氨基苯基)卟啉， C:5, 10-二 [4-(β-烯胺酮基苯基)]-15，20-二(4-氨基苯基)卟啉， D:5，15-二 [4-(β-烯胺酮基苯基)]-10，20-二(4-氨基苯基)卟啉， Ε:四[4-(β-烯胺酮基)苯基]卟啉； 2)結(jié)構(gòu)優(yōu)化:選用密度泛函理論中的B3LYP的方法，選用基組6-31g，使用關(guān)鍵詞opt，然后用Gaussian03軟件計(jì)算，直至所要求的四個(gè)常數(shù)完全收斂； 3)輸出信息提取:從GaUssian03計(jì)算的輸出文件中提取出最低能量和前線軌道的信息； 4)根據(jù)步驟3)提取出的信息，總結(jié)出四氨基苯基卟啉逐步被β_烯胺酮基取代時(shí)能量和前線軌道之間變化的規(guī)律； 5)預(yù)測(cè)該系列物質(zhì)發(fā)生 氧化還原反應(yīng)的難易程度和循環(huán)伏安曲線大概的出峰電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用密度泛函理論預(yù)測(cè)烯胺酮基取代的四氨基苯基卟啉氧化還原性質(zhì)的方法，其特征在于:所述驟I)的分子結(jié)構(gòu)的構(gòu)象處于最低能量狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用密度泛函理論預(yù)測(cè)烯胺酮基取代的四氨基苯基卟啉氧化還原性質(zhì)的方法，其特征在于:所述步驟I)中五種分子的結(jié)構(gòu)均是由軟件GaussView5.0 畫出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用密度泛函理論預(yù)測(cè)烯胺酮基取代的四氨基苯基卟啉氧化還原性質(zhì)的方法，其特征在于:所述步驟2)的輸入命令為B3LYP/6-31g opt。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用密度泛函理論預(yù)測(cè)烯胺酮基取代的四氨基苯基卟啉氧化還原性質(zhì)的方法，其特征在于:所述步驟3)輸出信息提取，先從GaUssian03計(jì)算的XX.log輸出文件中提取出鍵長(zhǎng)、鍵角、二面角、總能量的數(shù)據(jù)，再?gòu)腦X.chk輸出文件中提取前線軌道的信息，其中，所述信息的提取必須從以收斂結(jié)果的數(shù)據(jù)中提取。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用密度泛函理論預(yù)測(cè)烯胺酮基取代的四氨基苯基卟啉氧化還原性質(zhì)的方法，其特征在于:在步驟5)中，根據(jù)步驟4)的總結(jié)出取代基的多少對(duì)卟啉結(jié)構(gòu)和氧化還原性質(zhì)的影響，從而預(yù)測(cè)出該反應(yīng)發(fā)生氧化還原反映的難易程度，再根據(jù)理論值預(yù)測(cè)這五種物質(zhì)循環(huán)伏安曲線的大概出峰電位。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104021298SQ201410267886
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】盧小泉, 王世霞, 張苗, 陳晶, 關(guān)志強(qiáng), 張麗萍 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)