1、 分子模拟在磺胺类药物分子体系中的应用第 1 章 绪论1.1 磺胺类药物具有对氨基苯磺酰胺结构的一类药物统称为磺胺类药物（Sulfonamides），主要用于预防和治疗全身性感染性疾病的人工合成抗菌类药物。磺胺类药物在治疗炎症方面具有见效快、疗效确切及价格低廉用简单方便、制备不需粮食等优点，但磺胺类药物的副作用也不容忽视，比如：可以引起的过敏、中毒和导致耐药性菌的产生，它还能导致造血系统障碍，发生粒细胞缺乏症、急性溶血性贫血、再生障碍性贫血等症状。人长期服用磺胺类药物或者摄入含有磺胺类药物残留的食物制品后，药物不断在人体内蓄积，当积累程度达到承受的极限就会对人体产生毒性作用，可引起肾损害，特别
2、是乙酰化磺胺在尿中溶解度低，能析出对肾脏损害巨大的结晶；对过敏体质的人，可诱发皮肤瘙痒症和血管性水肿，甚至导致死亡。因此，如何进行高效的检测和有效的分离食品和制药工业中的磺胺类药物是食品和制药工业的一大难题1。分子印迹技术( molecularly imprinting technique,MIT ) 作为一种分离技术，构效预定性(predetermination)、特异识别性(specific recognition)、广泛实用性(practicability)是分子印迹技术的三大特点，分子印迹技术合成聚合物来进行有效检测和分离出磺胺类药物，可以成为一种新的磺胺类药物的残留样品分析方法2。1
3、.2 分子印迹技术1.2.1 分子印迹技术的发展分子印迹又名分子烙印（molecular imprinting）,隶属超分子化学中的主客体化学范畴，印迹技术又被形象的描绘为制造识别“分子钥匙”的“人工锁”的技术3。分子印迹技术的提出得益于免疫学的发展，在 20 世纪的 3 0 年代，Breinl、Hauroplate Molecular)与功单体(Functional Monomer)在一定的条件下形成可逆的复合物。功能单体和模板分子官能团之间在合适的介质中通过共价或非共作用形成单体-模板分子复合物(plexes) 。(2) 加入交联剂将形成的单体-模板分子的复合物 “冻结起来”，合成高聚合物
4、。在适当的交联剂(Cross-linker)和引发剂(Initiator) 的作用下，使功能单体上的功能基在模板分子周围形成高交的刚性聚合物。(3) 使用特殊的化学或者物理的方法把分子印迹聚合物中的印迹分子抽提出来，这样便在聚合物的骨架中留下了与印迹分子在空间结构相匹配且有“预定”选择性的空间和结合位点( binding sites )的三维空穴图（如图 1-1）。空穴中包含了精确排列的与模板分子官能团相互补的有功能单体提供的功能基团，这便赋予该聚合物具有类似生物自然的识别系统的特异的“记忆”功能。 第 3 章 磺胺分子印迹. 28-39 3.1 计算原理与. 28-29 3.2 计算模拟平台
5、. 29 3.3 磺胺分子印迹的计算模. 29-34 3.4 结果与讨论 .34-37 3.5 小结. 37-39 第 4 章 磺胺异恶唑分子印迹体系的. 39-49 4.1 计算方法. 40 4.2. 磺胺异恶唑分子印迹体系. 40-44 4.3结果与讨论. 44-48 4.4 小结. 48-49 4.4 小结本章研究以为磺胺异恶唑（SIZ）为模板、以甲基丙烯酸(MAA) 、丙烯酰胺(AM) 、丙烯酸(AA)为功能单体的分子印迹体系。在 Gaussian03 计算软件的 MP2 基组下进行了该体系的分子模拟研究与量化计算，采用量子化学计算体系的结合能及溶剂化能，以此作为单体和溶剂筛选的依据。
6、计算的结果显示，plex(SIZ-MAA) plex(SIZ-AM)plex(SIZ-AA)，即以磺胺异恶唑为模板的分子印迹聚合体系中，磺胺异恶唑与丙烯酸(AA)作用形成复合物的性能更为稳定。因此，在优先合成磺胺异恶唑分子印迹聚合物，可以选用丙烯酸(AA)作为该聚合体系的功能单体；在聚合过程中，结合溶剂效应的影响，通常情况下溶剂化能越小对聚合过程中的影响也就越小。通过计算可以知道，磺胺异恶唑分子印迹聚合体系，可以选取四氯化碳作为溶剂。同时，利用分子前线轨道，通过计算机模拟探索在磺胺异恶唑与丙烯酸在 1:1 时可能形成的各种复合物的稳定性情况，以此作为考察各结合点的作用强度依据。结论本论文运用
7、Gaussian Vie3 结合使用，对磺胺二甲基嘧啶体系进行聚合模拟与量化计算，研究了不同功能单体与磺胺二甲基嘧啶模板分子形成复合物的稳定性，可以优先选择三氟甲基丙烯酸作为其聚合的功能单体。（2）在 DFT 与半经验法 PM3 的对比模拟与量化计算下考察了磺胺与各功能单体的结合能，计算结果表明，不同基组下其稳定性趋势一样。并建立了 PCM 溶剂模型，对所常用的 8 种溶剂进行了预组装模拟。研究磺胺分子印迹体系结果表明？以四氯化碳为溶剂、以丙烯酰胺为功能单体能形成稳定的聚合物。（3）由 MP2 基组进了磺胺异恶唑分子印迹体系的计算机分子模拟与量化计算，选择丙烯酸为功能单体与四氯化碳为溶剂，可以合成性能较好的印迹聚合物。并根据前线轨道理论，对磺胺异恶唑与功能单体丙烯酸在 1:1 时的结合点进行了研究。前线轨道的能量差与 HOMO 轨道能量的绝对值能够体现出该物质的稳定性，因此根据计算可知在磺胺异恶唑与丙烯酸 1:1 的情况下， SIZ 的给出质子点 H18 的复合物和 AA 的接受质子点为 O2 的所形成的复合物最为稳定。利用 Gaussian 软件对分子印迹聚合物进行计算模拟机辅助设计对其聚合制备有很好的参考性，对构建分子印迹技术理论依据具有重要意义。
