用量子化学ONIOM(B3LYP/6-311++G(3df,3pd):UFF)∥ONIOM(B3LYP/6-31+G(d,p):UFF)方法,研究α-Ala在SWBNNT(9,9)与水复合环境的手性转变。分子结构计算表明:反应物S型α-Ala和中间体INT1在SWBNNT(9,9)与水复合环境,与单体相比,氢转移断的O-H和C-H键都略长,H与其要转移到的目标原子O的距离均短很多。反应通道研究发现:在SWBNNT(9,9)与水复合环境下,α-Ala手性转变有4条路径,每条路径上氢转移都能以1个或2个水分子为媒介实现。势能面计算发现:手性转变反应的最高能垒来自H从手性C向羰基O转移的过渡态;在氨基先异构接着羧基H转移和H从手性C向羰基O转移顺次实现的路径,并以2H2O为氢转移媒介时最高能垒被降到最小值153.8 k J·mol-1。比只在SWBNNT(9,9)内的302.7 k J·mol-1明显降低,比只在水环境的167.8 k J·mol-1也有所降低。结果表明:SWBNNT(9,9)与水复合环境,对α-Ala手性转变有较好的催化作用。
采用组合的量子化学ONIOM(our own n-layered integrated molecule orbit and molecule mechanics)(B3LYP/6-31++G(d,p):UFF)方法,研究了限域在SWBNNT(9,9)内α-丙氨酸的分子结构和手性转变通道.为得到高水平的能量,在ONIOM(B3LYP/6-311++G(3df,3pd):UFF)水平,计算了各个包结物的单点能.分子结构分析表明:与单体α-丙氨酸相比,受限在SWBNNT(9,9)内时,骨架碳氮原子间的键长不同程度地缩短,骨架碳原子的键角及骨架碳氮原子的二面角略有增大.反应路径研究发现:α-丙氨酸分子在SWBNNT(9,9)内的手性转变有两条同单体情况大致相同的反应通道,不存在单体情况的含有羰基H和甲基H协同转移过程的反应通道.手性转变反应过程的势能面计算发现:与单体α-丙氨酸手性转变反应过程的主要能垒相比较,在纸外面的氢从手性碳直接到羰基氧的过渡态产生的能垒,从326.5kJ·mol-1降到319.7kJ·mol-1;氢首先在羧基内转移,而后手性碳的氢在纸面外转移到羰基,这两个过程的能垒从198.0kJ·mol-1和320.3kJ·mol-1降到135.5kJ·mol-1和302.7kJ·mol-1.结果表明:限域在SWBNNT(9,9)内的α-丙氨酸,其手性转变过程中不同的氢转移反应能垒被不同程度地降低.
