抗艾滋病藥地達諾辛光學活性的模擬與標注

汪麗升，裴詩恩，黃恩玲，吳賽青，劉詩詠，鐘愛國

（臺州學院醫(yī)藥化工學院，浙江 臺州 318000）

抗艾滋病藥地達諾辛光學活性的模擬與標注

汪麗升，裴詩恩，黃恩玲，吳賽青，劉詩詠，鐘愛國

（臺州學院醫(yī)藥化工學院，浙江 臺州 318000）

基于量子化學理論的基組和方法, 對抗艾滋病藥物地達諾辛分子的紫外-可見吸收光譜，紅外吸收光譜, 核磁共振吸收氫和碳光譜等進行了計算與標注。自然原子軌道電荷和前線分子軌道圖模擬表明，雜環(huán)胺基官能團上的氮和氫原子可能是其生理活性的反應位。

地達諾辛；密度泛函活性理論；電子吸收光譜

地達諾辛（Dideoxyinosine，C10H12N4O3）又稱去羥肌苷，為人免疫缺陷病毒(HIV) 復制抑制劑， 它能干擾和抑制病毒逆轉(zhuǎn)錄酶而阻止病毒的復制。由人工化學合成，1991年11月美國首次上市，為美國第二個被批準用來治療HIV感染的藥物，但是市面上該新藥真假難辨[1-4]。本研究擬用量子化學理論方法, 對標題分子（C10H12N4O3）的經(jīng)典分子-電子吸收光譜如UV-Vis，IR，Raman，1HNRM,13CNMR以及藥理作用位等進行了模擬和標注，獲得滿意的結果[5]。

1 計算與方法

對地達諾辛分子（Dideoxyinosine，C10H12N4O3），采用量子化學理論方法在 6-311+G(d,p)上, 進行模擬（圖1）。在穩(wěn)定構型基礎上，采用振動分析法, 于Gaussian 09W程序包完成光學性質(zhì)的模擬與標注。

圖1 地達諾辛（C10H12N4O3）分子編號及結構Fig.1 Dideoxyinosine molecule number and structure

2 結果及討論

2.1 分子紫外-可見吸收光譜

圖2 地達諾辛標題分子紫外吸收模擬光譜圖Fig.2 UV-Vis of dideoxyinosine molecular

在用上述程序建構分子模型后，利用基態(tài)方法在6-311+G水平上進行了結構優(yōu)化。在獲得穩(wěn)定構型后，采用不同方法：（1）TD-DFT下使用不同基組（包括STO-3G, 3-21G, 3-21+G, 6-31G, 6-31+G）在不同溶劑中進行計算；（2）利用半經(jīng)驗方法ZINDO計算不同氣性溶劑中的紫外-可見光譜。通過比較兩種方法的計算結果，尋找最接近實驗數(shù)據(jù)的模擬與計算條件。最后基于TD DFT/B3LYP/6-311+G(d,p)基組和方法，計算分析發(fā)現(xiàn)(圖2), 標題去羥基苷分子在450.0 nm (強吸收)處顯示了紫外吸收峰，可對應于 n→σ* 的躍遷。這與其實驗品標準圖譜顯示標題分子在455.0 nm處有較強的分子電子紫外-可見吸收峰相吻合。

2.2 紅外吸收光譜

量子化學理論模擬顯示（圖3）, 地達諾辛分子指紋區(qū)峰(＜500 cm-1)多而復雜，沒有強的特征性，可能源于單鍵碳-氧、碳-氮和碳-鹵素原子等的面內(nèi)伸縮-振動吸收及碳-氫、氧-氫等含氫基團的面外彎曲-振動以及碳-碳骨架振動吸收產(chǎn)生。而在510 cm-1(弱，面內(nèi)彎曲振動)，1 500 cm-1(弱，面外彎曲振動)，2 250 cm-1(弱，甲基的C-H反對稱伸縮振動)以及5 500 cm-1等處（對稱伸縮振動）分別顯示了其紅外吸收峰，譜圖中1 700 cm-1左右有一個強吸收峰，則可斷定分子中有羰基(-C=O)。這些峰與地達諾辛分子實驗圖譜在5091, 1 510, 2 400, 5 100 cm-1等處有吸收基本吻合。

圖3 地達諾辛分子紅外吸收模擬光譜圖Fig.3 IR of dideoxyinosine molecular

2.3 拉曼吸收光譜

擬用量子化學的理論及方法，我們在對標題分子進行了分子構型尋優(yōu)及振動分析，獲得了 13個Raman吸收峰。圖4是模擬的標題分子去羥肌苷的拉曼散射譜特征峰，它主要位于510, 2 340，5 430 cm-1范圍內(nèi)。如對比標準品的拉曼圖譜與模擬拉曼圖譜，我們認為它們是基本吻合的。

圖4 地達諾辛分子拉曼吸收模擬光譜圖Fig.4 Raman of dideoxyinosine molecular

2.4 核磁共振氫譜和碳譜吸收

理論模擬了標題分子的氫核磁共振吸收譜圖（1HNMR，圖5（上），其主鏈CH(強，8.12，2.76 ×10-6),支鏈 CH(中，5.95, 2.76×10-6); 支鏈CH2(中,3.79，1.10×10-6); 支鏈CH2(弱，2.16,2.74× 10-6)；羥基氫(弱，2.0，2.0×10-6) 。這些峰較好地與其實驗氫值和碳譜（13CNMR,下）吻合起來，間接驗證了計算的準確性。

圖5 地達諾辛分子氫譜和碳譜吸收模擬光譜圖Fig.51HNMR and13CNMR of dideoxyinosine molecular

2.5 藥理活性

表1的模擬原子電荷顯示，藥物分子地達諾辛胺基氮(N9)的原子電荷值為最負(-0.343 e)，其次為與胺基氮相連的碳原子(C8，-0.179 e); 原子電荷值最正的可能是胺基上的氫原子(H19, 0.165 e)。前線分子軌道圖（圖6）表明，雜環(huán)胺基原子（NH）可能是其發(fā)揮藥理活性的反應位置。

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

表1 標題分子的NBO凈電荷布居值Table 1 NBO charge population of Dideoxyinosine e

TQ 624.3

B

1671-0460（2015）09-2088-02

浙江省大學生科技創(chuàng)新項目（2014R428015）和國家級大學生創(chuàng)新訓練計劃（201510350015）資助。

2015-04-10

汪麗升(1994-），男，浙江淳安人，研究方向：有機合成。從事材料化學工作。E-mail：1113669202@qq.com。