抗艾滋病药地达诺辛光学活性的模拟与标注

2015-02-07汪丽升裴诗恩黄恩玲吴赛青刘诗咏钟爱国

当代化工 2015年9期

关键词：胺基吸收光谱拉曼

汪丽升，裴诗恩，黄恩玲，吴赛青，刘诗咏，钟爱国

（台州学院医药化工学院，浙江台州 318000）

抗艾滋病药地达诺辛光学活性的模拟与标注

汪丽升，裴诗恩，黄恩玲，吴赛青，刘诗咏，钟爱国

（台州学院医药化工学院，浙江台州 318000）

基于量子化学理论的基组和方法, 对抗艾滋病药物地达诺辛分子的紫外-可见吸收光谱，红外吸收光谱, 核磁共振吸收氢和碳光谱等进行了计算与标注。自然原子轨道电荷和前线分子轨道图模拟表明，杂环胺基官能团上的氮和氢原子可能是其生理活性的反应位。

地达诺辛；密度泛函活性理论；电子吸收光谱

地达诺辛（Dideoxyinosine，C10H12N4O3）又称去羟肌苷，为人免疫缺陷病毒(HIV) 复制抑制剂，它能干扰和抑制病毒逆转录酶而阻止病毒的复制。由人工化学合成，1991年11月美国首次上市，为美国第二个被批准用来治疗HIV感染的药物，但是市面上该新药真假难辨[1-4]。本研究拟用量子化学理论方法, 对标题分子（C10H12N4O3）的经典分子-电子吸收光谱如UV-Vis，IR，Raman，1HNRM,13CNMR以及药理作用位等进行了模拟和标注，获得满意的结果[5]。

1 计算与方法

对地达诺辛分子（Dideoxyinosine，C10H12N4O3），采用量子化学理论方法在 6-311+G(d,p)上, 进行模拟（图1）。在稳定构型基础上，采用振动分析法, 于Gaussian 09W程序包完成光学性质的模拟与标注。

图1 地达诺辛（C10H12N4O3）分子编号及结构Fig.1 Dideoxyinosine molecule number and structure

2 结果及讨论

2.1 分子紫外-可见吸收光谱

图2 地达诺辛标题分子紫外吸收模拟光谱图Fig.2 UV-Vis of dideoxyinosine molecular

在用上述程序建构分子模型后，利用基态方法在6-311+G水平上进行了结构优化。在获得稳定构型后，采用不同方法：（1）TD-DFT下使用不同基组（包括STO-3G, 3-21G, 3-21+G, 6-31G, 6-31+G）在不同溶剂中进行计算；（2）利用半经验方法ZINDO计算不同气性溶剂中的紫外-可见光谱。通过比较两种方法的计算结果，寻找最接近实验数据的模拟与计算条件。最后基于TD DFT/B3LYP/6-311+G(d,p)基组和方法，计算分析发现(图2), 标题去羟基苷分子在450.0 nm (强吸收)处显示了紫外吸收峰，可对应于 n→σ* 的跃迁。这与其实验品标准图谱显示标题分子在455.0 nm处有较强的分子电子紫外-可见吸收峰相吻合。

2.2 红外吸收光谱

量子化学理论模拟显示（图3）, 地达诺辛分子指纹区峰(＜500 cm-1)多而复杂，没有强的特征性，可能源于单键碳-氧、碳-氮和碳-卤素原子等的面内伸缩-振动吸收及碳-氢、氧-氢等含氢基团的面外弯曲-振动以及碳-碳骨架振动吸收产生。而在510 cm-1(弱，面内弯曲振动)，1 500 cm-1(弱，面外弯曲振动)，2 250 cm-1(弱，甲基的C-H反对称伸缩振动)以及5 500 cm-1等处（对称伸缩振动）分别显示了其红外吸收峰，谱图中1 700 cm-1左右有一个强吸收峰，则可断定分子中有羰基(-C=O)。这些峰与地达诺辛分子实验图谱在5091, 1 510, 2 400, 5 100 cm-1等处有吸收基本吻合。

图3 地达诺辛分子红外吸收模拟光谱图Fig.3 IR of dideoxyinosine molecular

2.3 拉曼吸收光谱

拟用量子化学的理论及方法，我们在对标题分子进行了分子构型寻优及振动分析，获得了 13个Raman吸收峰。图4是模拟的标题分子去羟肌苷的拉曼散射谱特征峰，它主要位于510, 2 340，5 430 cm-1范围内。如对比标准品的拉曼图谱与模拟拉曼图谱，我们认为它们是基本吻合的。

图4 地达诺辛分子拉曼吸收模拟光谱图Fig.4 Raman of dideoxyinosine molecular

2.4 核磁共振氢谱和碳谱吸收

理论模拟了标题分子的氢核磁共振吸收谱图（1HNMR，图5（上），其主链CH(强，8.12，2.76 ×10-6),支链 CH(中，5.95, 2.76×10-6); 支链CH2(中,3.79，1.10×10-6); 支链CH2(弱，2.16,2.74× 10-6)；羟基氢(弱，2.0，2.0×10-6) 。这些峰较好地与其实验氢值和碳谱（13CNMR,下）吻合起来，间接验证了计算的准确性。

图5 地达诺辛分子氢谱和碳谱吸收模拟光谱图Fig.51HNMR and13CNMR of dideoxyinosine molecular

2.5 药理活性

表1的模拟原子电荷显示，药物分子地达诺辛胺基氮(N9)的原子电荷值为最负(-0.343 e)，其次为与胺基氮相连的碳原子(C8，-0.179 e); 原子电荷值最正的可能是胺基上的氢原子(H19, 0.165 e)。前线分子轨道图（图6）表明，杂环胺基原子（NH）可能是其发挥药理活性的反应位置。

Simulation of Optical Properties of Dideoxyinosine by DFT

WANG Li-sheng, PEI Shi-en, HUANG En-ling, WU Sai-qing, LIU Shi-yong, Zhong Ai-guo
（College of Chemical Engineering and Pharmacy, Taizhou University, Zhejiang Taizhou 318000, China）

Using density functional theory DFT/B3LYP/6-311+G(d, p) method and basis set on dideoxyinosine, electronic spectra of UV-Vis spectroscopy, IR spectroscopy and1HNMR spectrum were theoretically simulated and identified. Natural charge calculations show that N and H atoms on heterocyclic amine may play the pharmacological activity center.

dideoxyinosine; density functional theory; electronic spectra