生理环境下二价钙缬氨酸配合物（Val·Ca<sup>2+</sup>）对映异构的DFT研究

陈静思; 刘芳; 吴怡; 赵宇; 王佐成; 杨应; 姜春旭

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240170

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生理环境下二价钙缬氨酸配合物（Val·Ca²⁺）对映异构的DFT研究

研究论文 | 更新时间：2025-03-14

- 生理环境下二价钙缬氨酸配合物（Val·Ca²⁺）对映异构的DFT研究
- DFT study on enantiomerism of calcium diatomic valine complexes （Val·Ca²⁺） in physiological environment
- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2025年64卷第2期页码：76-85
- 作者机构：
  
  1.白城医学高等专科学校临床医学院，吉林白城 137000
  2.白城师范学院理论计算中心，吉林白城137000
  3.吉林省辽源市东丰县实验中学，吉林东丰136300
- 作者简介：
  
  陈静思（1989年生），女；研究方向：药物化学；E-mail：cjs@bcmc.edu.cn
  杨应（1982年生），男；研究方向：手性材料；E-mail：yangying@bcnu.edu.cn
  姜春旭（1988年生），男；研究方向：计算机应用化学；E-mail：jcx@bcnu.edu.cn
- 基金信息：
  
  吉林省教育厅科研重点项目(JJKH20240033KJ);吉林省自然科学基金(20160101308C)
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240170
  中图分类号： O641.12
- 收稿日期：2024-05-22，
  
  录用日期：2024-07-07，
  
  网络出版日期：2024-07-25，
  
  纸质出版日期：2025-03-15
- 稿件说明：
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陈静思,刘芳,吴怡等.生理环境下二价钙缬氨酸配合物（Val·Ca²⁺）对映异构的DFT研究[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(02):76-85.

CHEN Jingsi,LIU Fang,WU Yi,et al.DFT study on enantiomerism of calcium diatomic valine complexes （Val·Ca²⁺） in physiological environment[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(02):76-85.
陈静思,刘芳,吴怡等.生理环境下二价钙缬氨酸配合物（Val·Ca²⁺）对映异构的DFT研究[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2025,64(02):76-85. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240170.

CHEN Jingsi,LIU Fang,WU Yi,et al.DFT study on enantiomerism of calcium diatomic valine complexes （Val·Ca²⁺） in physiological environment[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2025,64(02):76-85. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240170.

摘要

采用基于密度泛函理论（DFT）的M06-2X和MN15杂化交换泛函，结合基于自洽反应场理论处理溶剂效应的SMD模型方法，对生理环境［水液相、 310.15 K和1.013×10

Pa （1个标准大气压）］下二价钙缬氨酸（Val·Ca

）手性对映体之间的异构机制进行研究。异构反应通道研究发现：Val·Ca

的对映异构可以通过羰基O或氨基N做H质子转移桥梁实现。异构过程中驻点的能量图计算表明：质子H以N原子做桥迁移的异构过程具有优势。在水的极性以及水分子（簇）的作用下，反应优势通道速度控制步骤的能垒为118.6～121.9 kJ/mol。研究结果表明：生理环境下二价钙缬氨酸配合物的对映异构速度很慢，其用于生命体补充二价钙和缬氨酸比较安全。

Abstract

The enantiomerism mechanism of chiral enantiomers of calcium diatomic valine （Val·Ca

） was studied by using the hybrid exchange functional method of M06-2X and MN15 based on DFT （density functional theory） and SMD model method with self-consistent reaction field theory under physiological environment ［（aqueous liquid phase， 310.15 K and 1.013×105 Pa （1 standard atmosphere）］. The observations on reaction channels found that the enantiomerism of Val·Ca

can be achieved by using carbonyl O or amino N as H proton transfer bridge. The energy diagram calculation of stagnation point in enantiomerism process showed that the enantiomerism process of proton H using N atom as bridge migration has advantages. Under the effect of water polarity and water molecu

les （clusters）， the energy barrier of velocity determination step of the dominant reaction channel is between 118.6 and 121.9 kJ/mol. The results show that the enantiomerism rate of calcium diatomic valine complexes is very slow in physiological environment， and it is safe to supplement calcium bivalent ion and valine in living organisms.

关键词

Keywords

references

陈瑞仪，谭剑斌，周轶琳，等， 2011 . 氨基酸螯合钙增加骨密度作用的实验研究［J］. 氨基酸和生物资源， 33 （ 1 ）： 60 - 62 .

崔金玉，黄筱珂，张方坚，等， 2023 . 水液相下两性Lys→Mg（Ⅱ）配合物对映异构的理论研究［J］. 南开大学学报（自然科学版）， 56 （ 5 ）： 99 - 112 .

董雷刚，杨应，黄筱珂，等， 2023 . 水溶液环境下Phe→Mg（Ⅱ）配合物对映异构的理论研究［J］. 江西师范大学学报（自然科学版）， 47 （ 4 ）： 412 - 423 .

董雷刚，杨应，黄筱珂，等， 2023 . 水溶液环境下赖氨酸钠配合物手性转变的理论研究［J］. 江西师范大学学报（自然科学版）， 47 （ 3 ）： 227 - 236 .

杜俊，张俊豪，方宾， 2003 . 氨基酸配合物的性质及应用［J］. 化学进展， 15 （ 4 ）： 288 - 294 .

高峰，徐亚华，孙永欣，等， 2022 . 水液相环境α-丙氨酸Ni（Ⅱ）配合物的对映异构机理［J］. 武汉大学学报（理学版）， 68 （ 6 ）： 655 - 664 .

蒋宁南， 2020 . 为缺钙患儿使用不同钙剂进行治疗的安全性对比［J］. 当代医药论丛， 18 （ 5 ）： 94 - 95 .

李铭，邹颖，郭寒，等， 2018 . 钙离子在内质网应激中的作用［J］. 动物医学进展， 39 （ 9 ）： 112 - 116 .

李星辰，王建六，程媛， 2021 . 钙离子及其相关通道在妇科恶性肿瘤中的研究进展［J］. 中国妇产科临床杂志， 22 （ 2 ）： 212 - 214 .

李颖辉，齐芳芳，韩行，等， 2023 . 不同浓度钙离子干预人牙周膜干细胞的增殖和成骨分化［J］. 中国组织工程研究， 27 （ 19 ）： 3005 - 3010 .

梁媛，王昕，赵婷婷，等， 2016 . 食品中钙吸收的机理与钙体外转化新方法探讨［J］. 食品研究与开发， 37 （ 4 ）： 195 - 199 .

刘芳，姜春旭，杨晓翠，等， 2022 . α -丙氨酸及其金属配合物的旋光异构理论研究进展［J］. 武汉大学学报（理学版）， 68 （ 6 ）： 665 - 679 .

刘军，唐晓文，潘宇，等， 2022 . 水液相下羟基负离子（水分子簇）催化脯氨酸旋光异构的理论研究［J］. 中山大学学报（自然科学版）（中英文）， 61 （ 4 ）： 85 - 94 .

卢海平，郎雪梅，曹金，等， 2021 . 钙离子调控骨修复及对成骨的作用机制［J］. 中国组织工程研究， 25 （ 35 ）： 5702 - 5708 .

马宏源，乔朝阳，张雪娇，等， 2023 . α-丙氨酸Cr（Ⅲ）配合物手性反转及水溶剂效应的理论研究［J］. 武汉大学学报（理学版）， 69 （ 3 ）： 363 - 372 .

彭国强，刘芳，张雪娇，等， 2022 . 水液相下 α -丙氨酸Co（Ⅱ）旋光异构的密度泛函理论研究［J］. 武汉大学学报（理学版）， 68 （ 4 ）： 444 - 454 .

漆剑， 2006 . L -脯氨酸和 L -缬氨酸构型转换的研究［D］. 南昌：南昌大学环境科学与工程学院 .

乔朝阳，刘芳，张雪娇，等， 2023 . 水液相下 α -丙氨酸Se（Ⅳ）配合物手性翻转的密度泛函理论研究［J］. 中山大学学报（自然科学版）（中英文）， 62 （ 1 ）： 149 - 160 .

孙士红，陈凤清，高浩溟，等， 2022 . 水液相下脯氨酸Cu 2+ 配合物手性反转的密度泛函理论研究［J］. 复旦学报（自然科学版）， 61 （ 4 ）： 472 - 484 .

徐梦婕，陈华英，邱云良，等， 2023 . 钙离子在类过敏机制及评价中的作用［J］. 世界临床药物， 44 （ 2 ）： 178 - 185 .

杨应，黄筱珂，赵丽红，等， 2023 . 水液相下Phe分子与Na + 配合物对映异构的DFT研究［J］. 江西师范大学学报（自然科学版）， 47 （ 2 ）： 154 - 163 .

喻小继，孟雪飞，黄煜纯，等， 2023 . 水液相下羟基负离子催化半胱氨酸旋光异构的机理［J］. 武汉大学学报（理学版）， 69 （ 3 ）： 384 - 392 .

赵丽红，彭国强，郝成欣，等， 2023 . 水溶液环境下手性配合物Phe·Ca 2+ 对映异构机理的DFT研究［J］. 中山大学学报（自然科学版）（中英文）， 62 （ 6 ）： 50 - 60 .

ALEKSANDR V ， MARENICE C J ， CRAMER ， et al ， 2009 . Universal slovation model based on solute electron density and on a continuum model of the solvent defined by the bulk dielectric constant and atomic surface tensions ［J］. J Phys Chem B ， 113 （ 18 ）： 6378 - 6396 .

ALQARALEH M ， KASABRI V ， AL-MAJALI I ， et al ， 2021 . Branched chain amino acids as in vitro and in vivo anti-oxidation compounds ［J］. Res J Pharm Technol ， 14 （ 7 ）： 3899 - 3904 .

BIEGLER-KÖNIG F ， SCHÖNBOHM J ， DERDAU R ， et al ， 2002 . AIM 2000， Version 2.0 ［CP］. Hamilton： McMaster University .

FRISCH M J ， TRUCKS G W ， SCHLEGEL H B ， et al ， 2019 . Gaussian 16 Revision C .01［CP］. Pittsburgh： Gaussian ， Inc.

GARRETT B C ， TRUHLAR D G ， 1979 . Criterion of minimum state density in the transition state theory of bimolecular reactions ［J］. J Chem Phys ， 70 （ 4 ）： 1593 - 1598 .

GORB L ， LESZCZYNSKI J ， 1998 . Intramolecular proton transfer in Mono- and dihydrated tautomers of guanine： An ab initio post hartree-fock study ［J］. J Am Chem Soc ， 120 ： 5024 - 5032 ．

HRATCHIAN H P ， SCHLEGEL H B ， 2005 . Using hessian updating to increase the efficiency of a hessian based predictor-corrector reaction path following method ［J］. J Chem Theory and Comput ，（ 1 ）： 61 - 69 .

JIANG C X ， TAN Y ， WANG T T ， et al ， 2023 . Theoretical investigations on the chiral transitionof Cu（II） chelated by bis- α -alanine in theaqueous-liquid phase ［J］. New J Chem ， 47 ： 10347 - 10359 .

LEE J H ， CHO Y RKIM J H ， et al ， 2019 . Branched-chain amino acids sustain pancreatic cancer growth by regulating lipid metabolism ［J］. Exp Mol Med ， 51 （ 11 ）： 1 - 11 .

WALEJKO J M ， CHRISTOPHER B A ， CROWN S B ， et al ， 2021 . Branched-chain α -ketoacids are preferentially reaminated and activate protein synthesis in the heart ［J］. Nat Commun ， 12 （ 1 ）： 1680 .

WANG Y ， VERMA P ， ZHANG L J ， et al ， 2020 . M06-SX screened-exchange density functional for chemistry and solid-state physics ［J］. Proc Natl Acad Sci U S A ， 117 （ 5 ）： 2294 - 2301 .

YU H S ， HE X ， LI S L ， et al ， 2016 . MN15： A Kohn-Sham Global-Hybrid exchange-correlation density functiomgl with broad accuracy for multi-reference and single-reference systems and noncovalent interactions ［J］. Chem Sci ， 7 ： 5032 .

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DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240170

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生理环境下二价钙缬氨酸配合物（Val·Ca²⁺）对映异构的DFT研究

DFT study on enantiomerism of calcium diatomic valine complexes （Val·Ca²⁺） in physiological environment