【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种属于量子化学计算，具体为一种基于密度泛函理论测定单线态氧氧化有机化合物中咪唑加成反应产物的方法。
技术介绍
1、炎症反应是机体对损伤或感染的非特异性应答，其目的是通过清除病原体和修复受损组织，保护机体免受进一步伤害。炎症反应通常伴随着局部组织的充血、水肿、高渗透压、白细胞浸润等现象，表现为红、肿、热、痛等症状。通常情况下，炎症是有益的，是人体自动的防御反应，但在一些情况下可以形成恶性循环，当炎症伴随氧化应激出现时，炎症细胞释放大量的活性氧化物，如超氧阴离子(o2-)、羟自由基(·oh)等，这些氧化物可以使炎症反应进一步加剧并形成恶性循环。
2、同时，氧化应激也能够引发炎症反应，活性氧化物引发的脂质过氧化产物可以激活炎症细胞，促使它们释放更多的炎症介质。氧化应激指的是细胞内氧化还原(redox)平衡被破坏，导致细胞内氧化物的产生超过了清除作用，进而引发一系列病理变化的过程。细胞内氧化物具有高度活性、氧化性强的特点，在细胞内可以引发脂质过氧化、蛋白质氧化和dna损伤等反应，进而引起细胞的破碎死亡加剧了炎症反应。单线态氧就是氧化应激的细胞内氧化物之一，可能引起包括：肝脏炎症、皮肤炎症等，因其可受到光照的刺激，引起皮肤细胞的氧化应激，发生恶性炎症，具有一定的皮肤光毒性。
3、前人的研究表明，化合物中咪唑环可以被单线态氧氧化，在单线态氧攻击咪唑的1号和4号碳原子时会发生加成反应，有效的消耗组织间的单线态氧，防止大量单线态氧在光照刺激下引起氧化应激，可缓解相关光敏剂的皮肤光毒性。但是单线态氧氧化有机
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服和弥补现有实验方法的不足，提供一种测定单线态氧氧化有机化合物咪唑反应产物的方法，阐明机理以指导实验，再通过实验验证计算结果。
2、本专利技术采用的技术方案如下：一种测定单线态氧氧化有机化合物咪唑反应产物的方法，其特征在于：采用单线态氧氧化有机物中的咪唑。
3、本专利技术采用的另一种技术方案如下：一种测定单线态氧氧化有机化合物咪唑反应产物的方法，选取单线态氧氧化n-乙酰基咪唑发生的加成反应为研究对象，利用密度泛函理论方法分析加成反应过程中关键中间体和过渡态的电子结构、成键及反应性，探究n-乙酰基咪唑与单线态氧反应机理，预测单线态氧氧化加成反应的过程，扩大适用于含咪唑有机化合物中咪唑环被单线态氧氧化的范围；其特征在于：方法步骤为：
4、s1，选择研究对象；选择实验研究中的反应物，分别为单线态氧和n-乙酰基咪唑，用软件chem 3d建立其分子模型；
5、s2，选择计算方法；选用密度泛函理论中的杂化密度泛函becke-3-parameter-lee-yang-parr(b3lyp)，对单线态氧采用偏极化基组，选用自洽反应场理论的cpcm溶剂化模型模拟实验上所使用的溶剂；
6、s3，中间体计算；援用步骤s2中的泛函、基组和溶剂化模型，使用寻找中间体的关键词，然后用gaussian 09软件进行计算，计算结果要求四个常数全部收敛且频率有且只有一个虚频，得出优化后的分子构型；
7、s4，过渡态计算；选用步骤s3中相同的泛函、基组和溶剂化模型，使用寻找过渡态的关键词，用gaussian 16软件分别计算步骤s3中优化后的分子在溶剂中发生基元反应的过渡态，计算结果要求四个常数全部收敛，且唯有一个虚频，并使用内禀反应坐标计算验证所有过渡态；
8、s5，重复步骤s3和步骤s4，获得反应过程中的所有反应物、中间体、过渡态和最终产物，并画出所有分子结构的三维几何结构图；
9、s6，输出信息提取；从步骤s5得到的所有分子结构输出文件中提取分子模型的结构信息与能量，计算其相对吉布斯自由能；
10、s7，绘制单线态氧氧化n-乙酰基咪唑中咪唑加成反应的能量学机理图和相对吉布斯自由能线图，探究与分析其反应产物的选择性。
11、s8，进行具体实验复现计算中反应过程，并使用液质联用色谱技术对终产物结构进行检测，以验证计算结果的准确性。
12、进一步的，步骤s2中选用的偏极性基组是6-31+g(d，p)。
13、进一步的，步骤s3中要求的四个常数收敛标准为：力的最大值(maximum force)＜0.000450、根均方力(rms force)＜0.000300、最大位移(maximum displacement)＜0.001800、根均方位移(rms displacement)＜0.001200，即计算结果需要这四个常数都显示“yes”。
14、进一步的，步骤s3中用gaussian 09软件进行计算，具体计算过程为：opt freqrb31yp/6-31g(d，p)scrf＝(cpcm，solvent＝water)scf＝(vshift，maxcycle＝80，xqc，novaracc)
15、进一步的，步骤s4中要求的四个常数收敛标准为：力的最大值(maximum force)＜0.000450、根均方力(rms force)＜0.000300、最大位移(maximum displacement)＜0.001800、根均方位移(rms displacement)＜0.001200，即计算结果需要这四个常数都显示“yes”。
16、进一步的，步骤s4中用gaussian 09软件进行计算，具体计算过程为opt＝(calcfc，ts，noeigen)freq b31yp/6-31g(d，p)scrf＝(cpcrm，solvent＝water)scf＝(vshift，maxcycle＝80，xqc，novaracc)：
17、进一步的，步骤s4利用irc来确认相关过渡态是否连接反应物和目标产物的过渡态。
18、进一步的，步骤s5中所有分子的三维几何结构有chem 3d软件绘制。
19、进一步的，步骤s6中相对吉布斯自由能的计算为：以单线态氧与n-乙酰基咪唑为能量零点，用用“生成物的能量之和减去反应物的能量之和”公式来计算出反应过程中的相对吉布斯自由能，单位为kcal/mol。
20、进一步的，步骤s8中使用仪器为thermo scientifc ltq orbitrap xl，离子源采用apci对终产物结构进行验证。
21、本专利技术的有益效果是：(1)在抑制单线态氧引起的皮肤光毒性方面，咪唑是一种有效的化学结构，且普遍存在于细胞内有机化合物中，利用密度泛函方法结合实验测定其产物，可以进一步明确其反应过程与可能形成的终产物。有利于咪唑在抗皮肤光毒性领域的应用；(2)提供了一种基于密度泛函理论的有机结构与单线态氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测定单线态氧氧化有机化合物中咪唑反应产物的方法，其特征在于：采用单线态氧氧化有机物中的咪唑。
2.根据权利要求1所述的一种测定单线态氧氧化有机化合物中咪唑反应产物的方法，选用N-乙酰基咪唑作为有机咪唑化合物的模型化合物，选用单线态氧氧化N-乙酰基咪唑中的咪唑发生的加成反应为研究对象，利用利用密度泛函理论方法获得加成反应过程中关键中间体和过渡态的电子结构、成键及反应性，探究氧化反应的有机反应机理，验证单线态氧氧化有N-乙酰基咪唑中咪唑加成反应产物的选择性，扩大适用于其他含咪唑的有机化合物被单线态氧氧化的范围；其特征在于：方法步骤为：
3.根据权利要求2所述的一种测定单线态氧氧化有机化合物中咪唑反应产物的方法，其特征在于：步骤S2中选用的偏极化基组是6-31+G(d，p)。
4.根据权利要求2所述的一种测定单线态氧氧化有机化合物中咪唑反应产物的方法，其特征在于：步骤S3中要求的四个常数收敛标准为：力的最大值(Maximum Force)＜0.000450、根均方力(RMS Force)＜0.000300、最大位移(Maximum Displ
5.根据权利要求2所述的一种测定单线态氧氧化有机化合物中咪唑反应产物的方法，其特征在于：步骤S4中要求的四个常数收敛标准为：力的最大值(Maximum Force)＜0.000450、根均方力(RMS Force)＜0.000300、最大位移(Maximum Displacement)＜0.001800、根均方位移(RMS Displacement)＜0.001200，即计算结果需要这四个常数都显示“yes”。
6.根据权利要求2所述的一种测定单线态氧氧化有机化合物中咪唑反应产物的方法，其特征在于：步骤S5中所有分子结构构象处于能量最低状态。
7.根据权利要求2所述的一种测定单线态氧氧化有机化合物中咪唑反应产物的方法，其特征在于：步骤S6中相对吉布斯自由能的计算为：以RC为能量零点，用“生成物的能量之和减去反应物的能量之和”公式来计算出反应过程中的相对吉布斯自由能，单位为kcal/mol。
8.根据权利要求2所述的一种测定单线态氧氧化有机化合物中眯唑反应产物的方法，其特征在于：步骤S8中的实验验证方法为使用液质联用色谱仪，采用APCI离子源对终产物结构进行检测。
...【技术特征摘要】
1.一种测定单线态氧氧化有机化合物中咪唑反应产物的方法，其特征在于：采用单线态氧氧化有机物中的咪唑。
2.根据权利要求1所述的一种测定单线态氧氧化有机化合物中咪唑反应产物的方法，选用n-乙酰基咪唑作为有机咪唑化合物的模型化合物，选用单线态氧氧化n-乙酰基咪唑中的咪唑发生的加成反应为研究对象，利用利用密度泛函理论方法获得加成反应过程中关键中间体和过渡态的电子结构、成键及反应性，探究氧化反应的有机反应机理，验证单线态氧氧化有n-乙酰基咪唑中咪唑加成反应产物的选择性，扩大适用于其他含咪唑的有机化合物被单线态氧氧化的范围；其特征在于：方法步骤为：
3.根据权利要求2所述的一种测定单线态氧氧化有机化合物中咪唑反应产物的方法，其特征在于：步骤s2中选用的偏极化基组是6-31+g(d，p)。
4.根据权利要求2所述的一种测定单线态氧氧化有机化合物中咪唑反应产物的方法，其特征在于：步骤s3中要求的四个常数收敛标准为：力的最大值(maximum force)＜0.000450、根均方力(rms force)＜0.000300、最大位移(maximum displacement)＜0.001800、根均方位移(rms displacement)＜0....
【专利技术属性】
技术研发人员：孟璇，赵天旸，赵宁，赵寰宇，赵德龙，李子源，戴玉杰，何希宏，赵化冰，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：
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