Reaction mechanism of potassium chelated by two <italic style="font-style: italic">α</italic>-alanine molecules for scavenging hydroxyl radicals under physiological conditions

YANG Jing; ZHANG Xuejiao; SUN Guanjun; ZHAO Hongdi; WU Jing; ZHAO Yu; JIANG Chunxu; WANG Zuocheng

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250093

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Reaction mechanism of potassium chelated by two α-alanine molecules for scavenging hydroxyl radicals under physiological conditions

Research articles | 更新时间：2025-11-25

- Reaction mechanism of potassium chelated by two α-alanine molecules for scavenging hydroxyl radicals under physiological conditions
- Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni Vol. 64, Issue 6, Pages: 53-61(2025)
- 作者机构：
  
  1.海南科技职业大学信息工程学院，海南海口571126
  2.白城师范学院理论计算中心，吉林白城137000
  3.海南科技职业大学机电工程学院，海南海口571126
  4.海南科技职业大学医药学院，海南海口571126
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250093
  CLC： O641.12
- Received：27 May 2025，
  
  Accepted：11 September 2025，
  
  Published Online：23 October 2025，
  
  Published：25 November 2025
- 稿件说明：
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杨静,张雪娇,孙冠军等.生理环境下双α-丙氨酸螯合钾清除羟自由基的反应机理[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(06):53-61.

YANG Jing,ZHANG Xuejiao,SUN Guanjun,et al.Reaction mechanism of potassium chelated by two α-alanine molecules for scavenging hydroxyl radicals under physiological conditions[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(06):53-61.
杨静,张雪娇,孙冠军等.生理环境下双α-丙氨酸螯合钾清除羟自由基的反应机理[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(06):53-61. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250093.

YANG Jing,ZHANG Xuejiao,SUN Guanjun,et al.Reaction mechanism of potassium chelated by two α-alanine molecules for scavenging hydroxyl radicals under physiological conditions[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(06):53-61. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20250093.

摘要

采用M06-2X和MN15密度泛函方法，结合SMD模型方法，研究了生理环境（水液相、310.15 K、1.013×10

Pa）下

-Ala

→K

（双

-丙氨酸螯合钾）与OH（羟自由基）的反应机制。

-Ala

→K

与OH有3个反应通道，分别是OH抽H、OH与不饱和C加成以及单电子从

-Ala

→K

向OH转移过程。反应过程的自由能势能面计算表明：OH抽H能垒在14.0至56.1 kJ/mol之间，均有显著的放热效应；OH与C加成能垒在88.3至92.6 kJ/mol之间，

均有放热效应；单电子从

-Ala

→K

向OH转移能垒是795.9 kJ/mol。研究结果表明，生理环境下

-Ala

→K

可通过与OH的抽H及加成反应过程清除OH自由基。

Abstract

The reaction mechanism of potassium chelated by two

-alanine molecules （

-Ala

→K

） with hydroxyl radicals （OH） under physiological conditions （aqueous phase， 310.15 K， 1.013 × 10

Pa） was investigated using the M06-2X and MN15 density functional methods together with the SMD solvation model. Three reaction pathways were identified between

-Ala

→K

and OH： Hydrogen abstraction by OH， OH addition to unsaturated carbon atoms， and single-electron transfer （SET） from

-Ala

→K

to OH. Free energy calculations along the potential energy surfaces revealed that the energy barriers for hydrogen abstraction ranged from 14.0 to 56.1 kJ/mol and were all significantly exothermic. The energy barriers for OH addition ranged from 88.3 to 92.6 kJ/mol， also being exothermic. By contrast， the SET pathway from

-Ala

→K

to OH exhibited a prohibitively high barrier of 795.9 kJ/mol. These results suggest that

-Ala

→K

can effectively scavenge hydroxyl radicals through hydrogen abstraction and addition reactions under physiological conditions.

关键词

Keywords

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Reaction mechanism of potassium chelated by two α-alanine molecules for scavenging hydroxyl radicals under physiological conditions

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