非血红素铁氧化合物催化氢转移过程的理论研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:21503089
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:21.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:B0301.化学理论与方法
- 结题年份:2018
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:马永涛; 杨丽莉; 刘静敏; 郭新伟; 韩婧婷;
- 关键词:
项目摘要
The hydrogen transfer process by non-heme iron(IV)-oxo complexes, which is the key step in the metabolic process, play an important role in field of the biochemical process, “green” oxidation and artificial intelligence. This project will aim to develop a new theoretical method to investigate the non-adiabatic process and give a detail information of the mechanism of the hydrogen transfer process by non-heme iron(IV)-oxo complexes in diabatic representation. The research mainly includes the following two aspects, (1) A new theoretical method, which is called spin-adapted block-localized wave function (SA-BLW), will be developed to investigate the non-adiabatic process around surface crossing region. (2) The electronic structure and kinetic characteristic will be investigated to explore the effect of different substrates and different electronic states on the activation of hydrogen transfer process. By analyzing the results, we will give a reasonable mechanism for the hydrogen transfer process catalyzed by non-heme iron(IV)-oxo complexes.
非血红素铁氧化合物催化氢转移过程是生命代谢过程中的关键步骤,对其反应机制的理论研究在生命科学、“绿色”氧化以及人工智能等领域具有重要的意义。本项目将以非血红素铁氧化合物催化氢转移过程为研究对象,针对氢转移过程中涉及的非绝热效应,发展一套适用于非绝热过程研究的理论新方法,并从透热表象出发深入探讨非血红素铁氧化合物催化氢转移过程的微观反应机制,为进一步探索生命过程和设计仿生材料提供可靠的理论支持。研究主要包括以下两个方面:(1)发展自旋匹配的块局域化波函数方法,通过定义透热电子态,建立一套在透热表象下研究涉及“势能面交叉”非绝热过程的理论新方法;(2)结合电子结构分析与动力学特征研究,探讨不同反应底物、取代基以及不同电子态对非血红素铁氧化合物催化氢转移过程活性的影响并总结规律得出合理的氢转移反应机制。
结项摘要
非血红素铁氧化合物作为一种可以催化氢原子转移过程的重要催化剂,在生物代谢过程中扮演十分重要的角色。由于高价的铁氧化合物具有较高的氧化性,导致铁氧化合物催化氢转移过程往往伴随着非绝热效应。然而,现有的量子化学手段大多基于绝热近似,很难描述上述非绝热过程,因此发展一套可以考虑非绝热过程的理论方法对于理解和研究上述过程十分重要。本项目的主要研究内容就是在现有块局域化波函数理论(BLW)框架下发展一套新的透热波函数构建方案,并通过上述透热态构建方案研究非血红素铁氧化合物作为一种可以催化氢原子转移过程。本项目第一个重要研究成果就是在块局域波函数理论的基础上引入了自旋匹配的算法,开发了一套新的自旋匹配块局域波函数方法(SA-BLW),该方法克服了以往块局域波函数理论自旋污染的问题,并可以直接用于构建透热电子态。基于上述新方法,本项目编写了相应的程序模块,并将其移植到GAMESS软件包中,方便一般性用户使用。作为测试计算,我们针对11个可以发生电子转移过程的分子,构建了相应的透热态并计算了非绝热耦合矩阵元的大小,结果表明借助SA-BLW可以很好描述其透热行为,并且精度可与高精度从头计算法相媲美。本项目第二个重要研究成果就是基于上述方法,系统地研究了非血红素铁氧化合物催化氢转移过程,计算表明,在该反应过程中氢原子中电子和质子的转移协同进行,即发生耦合质子电子转移(CPET)过程,这位深入理解非血红素铁氧化合物催化氢转移过程的机制提供了理论依据。本项目中发展的基于自旋匹配块局域波函数方法(SA-BLW)以及相应的透热电子态构建方案其实具有普适性意义,可以应用于任意透热波函数的构建,为解决透热态构建这一重要科学问题提供一套新的解决思路。最近我们已将其成功应用于能量转移,化学键断裂,过渡态预测等过程之中。另外,本项目开发的程序模块,为我国最近开发自主量化软件程序包也具有重要意义,最近我们已跟BDF软件合作开展开发我们自主知识产权的软件包。
项目成果
期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
单重态氧气分子的电子结构排布
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:化学教育
- 影响因子:--
- 作者:曲泽星
- 通讯作者:曲泽星
多共振热激活延迟荧光过程的理论研究
- DOI:10.6023/a22110472
- 发表时间:--
- 期刊:化学学报
- 影响因子:--
- 作者:张少秦;李美清;周中军;曲泽星
- 通讯作者:曲泽星
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
内容获取失败,请点击重试
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图
请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
曲泽星的其他基金
全透热构建法及其在聚集体光化学中的应用
- 批准号:22373040
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
变分多态密度泛函理论的发展及应用
- 批准号:21873036
- 批准年份:2018
- 资助金额:65.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}