氨基酸构象反应及分子内氢键机制的理论电子动量谱学研究

Amino acids are the basic unit of protein and have a close relation with human life and daily living. So they are widely concerned by people. Due to the limited message in the position space, it is difficult for people to reveal the electron transfer process between the conformers. The natrue of intramolecular hydrogen bonds (HBs) is unclear. Theory of electron momentum spectroscopy (EMS)will be used to study electron transfer process between the conformers and intramolecular HBs of amino acids molecules in this project, combing information on the position and momentum spaces in dual space analysis (DSA). The details of the project include two parts. The first one, conformations effects on electron momentum distribution (EMD) of molecular orbitals will be studied. Comparing with EMD of the transition state, the processes of electron transferring between conformers will be obtained. The second one, comparing EMD of the molecular orbitals between different structures, intramolecular HBs effect on EMD will be investigated. Through these studies, the mechanism of electron transfer between conformers will be elucidated and the nature of intramolecular HB will be clarified. The obtained results will help people to understand their structures and functions and guide the experimental EMS.

氨基酸是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位，与人类生命和生活密切相关，因此备受人们关注。由于位置空间有限的结构信息，人们难于揭示氨基酸分子构象反应时的电子转移过程，另外其存在的分子分子内氢键的本质尚不清楚。本项目采用理论电子动量谱学方法，结合在位置空间和动量空间获取的互补信息系统研究氨基酸分子构象反应电子转移过程和分子内氢键。具体研究内容包括两个方面：（1）分析构象对电子动量谱的影响，通过比较与过渡态之间电子动量分布的差异，探索构象间电子转移过程；（2）细致比较与参考构型电子密度分布的异同，分析分子内氢键对电子动量分布的影响。通过这些研究，探索构象反应时电子转移的微观机制，尝试阐明分子内氢键的本质，为人们理解其结构功能提供指导，为实验电子动量谱学研究氨基酸提供理论指导。

氨基酸是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位，与人类生命和生活密切相关，因此备受人们关注。仅从位置空间获取的结构信息在描述构象反应方面是有限的，难于揭示构象反应时的电子转移过程，提供更丰富的信息，比如来自动量空间Dyson轨道的信息很有必要。目前分子内氢键强度计算方面还缺乏有效的方法，另外存在的分子内氢键的本质还存在争议、尚不清楚，截止目前对氢键作用本质还没有统一的认识，深入细致的了解分子内氢键的本质需要新的方法和手段。电子动量谱学是一种独特的研究原子、分子结构的手段，它不仅可以获得原子分子的电离能谱，而且是唯一一种可以在电子结构水平上获得特定轨道动量空间电子密度分布的实验技术。然而由于较低的靶密度和分辨率难以有效开展生物大分子的实验电子动量谱学研究，因此，从理论上开展先期的分析和研究是有意义。. 本项目采用理论电子动量谱学方法，结合在位置空间和动量空间获取的互补信息，研究构象之间及其相关过渡态的电子动量分布，探索构象反应过程中电子转移过程；分析分子内氢键对电子动量分布的影响。通过这些研究，探索构象反应机制，尝试阐明分子内氢键作用的本质，为人们理解其结构功能、进行药物设计和合成提供指导，为电子动量谱学实验研究氨基酸提供理论指导，为理论研究更为复杂的蛋白质提供参考。