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1、题 目DNA碱基对之间的氢键相互作用姓 名学号院 系化学与化工学院专 业化学指导教师职称2013年05月12日大学教务处制DNA碱基对之间的氢键相互作用化学专业学生指导老师摘要：采用密度泛函理论B3P86、BLYP和B3LYP三种方法对DNA的四种碱基腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、鸟嘌呤G和胞嘧啶C的结构进行了计算,由于四个碱基的特殊结构，A和T、C和G容易形成氢键复合物，我们队碱基对复合物的结构进行优化，并在优化结构的基础上计算了频率。结果表明,与氢键相关的键的键长以及频率都发生了较大的变化关键词：DNA碱基对氢键密度泛
2、函理论HydrogenbondinginteractionsbetweentheDNAbasepairsStudentmajoringinchemistryYuChuntingTutorDuDongmei9Abstract:DNA'sfourbasesadenineA,thymineT,guanineG)andcytosine(CstructurewascalculatedusingdensityfunctionaltheoryB3P86,withBLYPfunctionand,andB3LYPthreemethods,E
3、asytoformahydrogenbondcomplexduetothespecialstructureofthefourbases,A,T,CandG,thebaseofourteamtooptimizethestructureofthecompound,andinthefrequencyiscalculatedonthebasisoftheoptimizedstructure.Theresultsshowthatassociatedwiththehydrogenbondlengthandfrequencyhaveun
4、dergoneagreaterchange.Keywords:DNAbasepairs;Hydrogenbonds;Densityfunctionaltheory引言对化学家来说，分子间的相互作用问题已不是一个新课题，20世纪初，人们就发现，许多化学及物理化学现象与分子间的弱相互作用有关，其中氢键作为最基本的化学相互作用，是人们最早研究的分子键弱相互作用现象之一，氢键的存在影响着很多物质的性质，如熔沸点、溶解度、密度等，正因如此,氢键在化学、物理、生物等领域都非常重要,一直是化学家们感兴趣的热门领域之一，其在分子科学和生物
5、学体系中发挥重要意义，愈来愈受到人们的重视，引起国内外大量学者的关注，氢键的本质是强极性键X上的氢核，与电负性很大、含孤对电子并带有部分负电荷的原子Y之间的静电引力，随着对氢键认识的不断深入，氢键概念已不再局限于具有较大电负性的F、O和N原子与H的相互作用，氨基化合物和醇是制杀虫剂和制药的重要原料，它们之间的相互作用引起了广泛关注，，本文利用应用量子化学理论计算方法包括B3P86、BLYP和B3LYP三种方法在6-31+g(d,p)基组来计算DNA碱基对A和T、C和G单体及分子间不同构型的氢键及键长键角的变化，以及能量的变
6、化为相关实验研究提供参考价值的结果。1计算方法近期的研究表明，使用密度泛函BLYP、B3P86和B3LYP方法和含弥散的基函数能改善氢键复合物性质和结构的计算结果。因此，我们采用三种密度泛函理论方法BLYP、B3P86和B3LYP在B3LYP/6-31++G(d,p)基组水平上对四种DNA碱基及其之间的氢键复合物进行优化，在优化结构的基础上进行频率计算以确保每一种结构都对于势能面上的最低点。体系的结合能可以定义为:BDE=E(AB)-E(A)-E(B)这里E(A)、E(B)、E(AB)分别指最优构型时A、B、复合物AB的能
7、量。所有的计算都在Gaussian03程序上进行。2结果与讨论2.1单体结构运用BLYP、B3P86、B3LYP方法在6-31++G(D,P)水平上对四种DNA碱基（腺嘌呤A，胸腺嘧啶T，鸟嘌呤G和胞嘧啶C）的结构进行了优化，分子单体基态时的最优化几何结构参数列于表1，结构列于图1。由表1可以看出,用B3P86、BLYP和B3LYP三种方法计算得到的碱基A、T、C、G的键长和键角大致相等，而由前两种方法计算得出的数值比第三种更加接近。而且在前两种方法中，由B3P86计算得到的键长比较短，但是键角却比BLYP大。2.2复合物
8、结构运用BLYP、B3P86、B3LYP方法在96-31++G(D,P)水平上对腺嘌呤A与胸腺嘧啶T和鸟嘌呤G与胞嘧啶C所形成的复合物AT和GC进行了优化，得出的复合物构型列于图2中，复合物的结构参数列于表2中。从表2可以看出，对于复合物AT，两个分子之间形成了三个氢键，O23…H13氢键的键长的计算结
