糖及糖蛋白与金属离子的相互作用研究

糖及糖蛋白与金属离子的相互作用作为糖化学的一个分支，是生物无机化学基础研究领域的一个重要内容。由于糖与金属离子配合物的单晶难于制备，目前糖的羟基与金属离子的配位研究相对较少。本项目基于我们在糖与金属离子配合物单晶培养方面的经验，拟利用X射线单晶衍射及FT-IR、FT-Raman、NMR、FIR、THz等方法来研究各种单双糖、多糖及糖蛋白与金属离子的相互作用，糖的羟基对碱土、过渡金属以及稀土离子的配位规律，配位后各种金属离子对不同糖的构型、构象的影响，氢键体系的重新排布以及相应红外，拉曼，远红外和太赫兹光谱特征，以期从光谱推测未知配合物结构，研究金属离子与糖配体在固态、溶液中相互作用的异同；研究多糖、糖蛋白与金属离子的相互作用，探讨其配位情况以及金属离子对糖的构型、构象，对蛋白二级结构的影响，不同金属离子浓度时配位情况的异同等。在此基础上，研究金属糖配合物与其它生物分子相互作用机理。

本项目以某些单、双糖为模型，利用X射线单晶衍射及红外光谱，远红外，太赫兹，拉曼光谱等方法来研究它们与碱金属、碱土金属以及稀土离子的相互作用。同时由于酰胺基团是蛋白质的重要官能团，我们也研究了酰胺基团配体与不同金属离子的配位情况，为研究糖蛋白与金属离子的相互作用提供配位模型。. 我们深入研究了赤藓糖醇，半乳糖醇与稀土离子的相互作用。对稀土氯化物-半乳糖醇体系，根据红外光谱，远红外，太赫兹，元素分析，差热热重，电喷雾质谱等实验结果推测了络合物可能的结构。对稀土硝酸盐-半乳糖醇体系，得到了硝酸根并不直接与稀土离子配位的新结构。对稀土硝酸盐-赤藓糖醇体系，得到了含水及不含水的络合物。对稀土氯化物-赤藓糖醇体系，发现了多种新的配位结构。例如得到三种氯化镧-赤藓糖醇配合物，发现糖有多种配位方式，络合物有着不同的拓扑结构，说明糖与金属离子配位的复杂性。红外光谱的结果表明了多种结构的形成，并从红外光谱初步推测络合物的结构。远红外与太赫兹光谱证明金属离子的配位。根据实验结果探讨了羟基与金属离子配位的模型，金属离子配位对糖构型构象的影响，研究了羟基配位以及氢键变化的规律；研究各种金属离子与糖配位的结构特征；将红外，远红外以及太赫兹光谱等同晶体结构相对应。. Na，K是生命体系中重要的金属离子，但是Na，K与糖的配合物难于制备。我们以Cs离子为K的模型，成功制备了核糖，肌醇等与铯离子的络合物的单晶并测定了晶体结构，发现了多种新的比相应钙及稀土离子与糖的络合物更复杂的配位结构。对相应红外，远红外，太赫兹，拉曼等光谱进行指认，寻找光谱变化规律，由光谱推测结构。研究了羟基对金属离子的配位规律，配位后氢键体系的重新排布等。. 以氯化铜-赤藓糖醇体系为模型研究了溶液中糖与金属离子的相互作用。通过研究溶液动力学来了解金属离子与糖配体的作用过程，对比溶液与固态金属离子与糖配位的异同。以粘蛋白为糖蛋白的模型，研究了粘蛋白与氯化铜，硝酸铜等多种金属离子的相互作用，探讨了金属离子的配位对糖蛋白构型构象的影响。. 我们研究了几种酰胺配体与碱土，过渡金属离子以及稀土离子的配位，比较了不同金属离子的配位规律，特别是得到了不同稀土离子对几种配体的多种配位结构，酰胺基团的不同配位方式等，这为蛋白中酰胺基团与各种金属离子的配位方式研究以及高分子与金属离子的相互作用研究提供了模型。