抗坏血酸盐及其衍生物抗氧化剂活性和结构的同步辐射光电离和理论研究

抗氧化剂对阻止或延缓食品氧化变质、提高食品稳定性和延长贮存期无疑是至关重要。同步辐射VUV光电离是一种"软"电离，可避免发生严重的解离电离现象，具有能量连续可调、通量高和准直性好特性，非常适合抗坏血酸气相的光电离解离研究。由于抗氧化剂难挥发和易热解,使其气相研究受到很大限制。利用加热蒸发或激光解吸固态样品，并立即进行超声膨胀冷却，避免产生热分解，形成中性基态母体分子束。结合同步辐射单光子电离技术和反射飞行时间质谱,利用同步辐射光电离技术和从头算方法相结合,对抗坏血酸类化合物的电子结构和解离动力学过程进行实验和理论研究，揭示光催化反应通道及微观机理，分析抗氧化剂各原子的自旋和溶液效应以及金属离子络合对抗氧化剂活性的贡献，研究抗氧化剂的构效关系。为开发新的食品抗氧化剂提供可靠的实验和理论依据，也为抗氧化剂的活性测量提供新的测量方法和途径。

本项目组已经发表和接受17篇国际杂志SCI英文文章。培养3名硕士和3名博士。. 应用密度泛函方法,研究了气相和液相状态下的抗坏血酸(LAA)及其衍生物以及它们的硫和硒取代物的几何结构、稳定性和抗氧化性。重点研究抗氧剂的作用机制.计算了气相和水溶液中O-H键的解离焓和电离势。当抗坏血酸衍生物中五元环中的O原子分别被S和Se原子取代时,抗氧化剂活性和给电子能力增加。这九种化合物具有较低的OH键分裂焓和较高的电离势。由于抗坏血酸盐存在endiol基团,具有高反应活性,高生物活性和强大的诱导属性,使存储在液体和固体阶段困难。气相和水溶液体系中的二聚体的计算结果表明：抗坏血酸及其衍生物的五元环中的顶部氧原子被硫和硒原子取代，氢键键长增加,伴随着结合能的减少。有趣的是：LAA及其硫和硒原子取代物，在气相和水溶液中,能够形成三中心的氢键。. 利用分子动力学和DOCK方法,研究了拉沙病毒核酸蛋白与dttp及m7GpppG的结合方式,预测病毒RNA转录过程中的病毒的结合位点。揭示了拉沙病毒（Lassa Virus）与其基因组RNA相互作用的机制,确定NP蛋白结合RNA的模式是由开关机制所控制。对两个突变体W164A/F176A、G243P研究显示：结合口袋这两处重要残基的突变不能阻碍RNA的结合,相反,使结合力加强。分析发现:范德瓦尔斯力和静电相互作用是RNA结合NP的主要驱动力,而静电力是造成三个体系结合自由能产生差异的主要原因。并且，重要残基与RNA形成的氢键在三个体系中均可稳定存在。研究了可溶性环氧化物水解酶和抑制剂的结合模式和动力学微观过程，并讨论了关键的Asp333和Trp334氨基酸残基对稳定性的贡献；探讨了静电和范德华及疏水作用对稳定该体系的作用。应用同样的方法对HIV-1 gp120结合BMS-488043或者HIV-1结合TMC114，病毒G86变异进行了预测。. 考虑相对论相应,利用密度泛函方法，研究了锕系元素与硅或者锗化合物的电子和几何结构，磁性等性质。确定了体系的自旋,电子态，电荷转移；大多数锕系元素化合物中的锕系元素的f电子比较懒惰而不参与化学键。体系的磁性主要依赖锕系元素的5f轨道的填充情况.同样,稀土元素与锗或者硅体系的性质和锕系元素与锗或者硅系统的性质,表现出相似性。