生理环境下双α-Ala螯合Ca(Ⅱ)手性转变的密度泛函理论

摘要

采用密度泛函理论（DFT）的M06-2X和MN15方法，研究双α-丙氨酸螯合Ca（Ⅱ）配合物（α-Ala）₂→Ca（Ⅱ）的手性转变机理.结果表明，（S-α-Ala）₂→Ca（Ⅱ）的手性转变经历2个过程：首先，（S-α-Ala）₂→Ca（Ⅱ）中的一个α-Ala从S型异构成R型，得到R-异α-Ala钙(R-allo-α-Ala→Ca（Ⅱ）);其次，R-allo-α-Ala→Ca（Ⅱ）中的S-α-Ala再异构成R-α-Ala,得到（R-α-Ala）₂→Ca（Ⅱ）.在隐性溶剂效应下，（S-α-Ala）₂→Ca（Ⅱ）异构成R-allo-α-Ala→Ca（Ⅱ）的速控步能垒为221.5 kJ/mol,由H自手性C向N转移的过渡态产生，显性溶剂效应下该能垒降至93.1 kJ/mol;R-allo-α-Ala→Ca（Ⅱ）异构成（R-α-Ala）₂→Ca（Ⅱ）的速控步能垒为233.8 kJ/mol,由H自手性C向N转移的过渡态产生，显性溶剂效应下该能垒降至116.7 kJ/mol.因此，生理环境下（S-α-Ala）₂→Ca（Ⅱ）的手性转变速率很慢，双α-Ala螯合钙可安全用于生命体补充钙元素和α-Ala.

关键词

二价钙 / α-丙氨酸 / 手性转变 / 密度泛函 / 自洽反应场 / 过渡态 / 自由能垒