1、陽離子-相互作用cation- interacton非共價相互作用一: 范德華力二：氫鍵三：-四：陽離子- 相互作用陽離子- 作用 陽離子- 作用是一種存在于陽離子和芳香性體系之間的相互作用，被認為是一種新型的分子間相互作用。 ma j c, dougherty d a. the cation- interaction. chem rev, 1997, 97: 13031324 kim k s, tarakeshwar p, lee j y. molecular clusters of -systems: theoretical studies of structures, spectra,

2、and origin of interactionenergies. chem rev, 2000, 100: 41454186生物體系中的陽離子-作用 陽離子-作用廣泛存在于生物體系中, 理論和實驗研究均表明, 陽離子-作用對蛋白質結構穩定性及功能、蛋白質-核酸作用、受體-配體識別、藥物-靶標的結合等起重要作用. gallivan j p, dougherty d a. cation- interactions in structural biology. proc natl acad sci usa, 1999, 96: 94599464 gallivan j p, dougherty d

3、 a. cation- interactions in structural biology. proc natl acad sci usa, 1999, 96: 94599464蛋白質結構中典型的陽離子-作用chey 蛋白中mg2+和phe14 間的陽離子-作用蛋白質結構中典型的陽離子-作用電鰩ache 晶體結構中ach 季銨頭和trp84 間的陽離子-作用陽離子-作用分類 第一類是簡單無機金屬陽離子如na+、k+，mg2+和ca2+和芳香體系之間的作用; 第二類是有機陽離子和芳香體系之間的作用; 第三類是分子中帶部分正電荷的原子(如nh鍵中的氫原子)與芳香體系之間的作用。 zacharia

4、s n, dougherty d a. cation- interactions in ligand recognition and catalysis. trends pharmcol sci, 2002, 23: 281287陽離子-作用分類 第一類陽離子-作用主要涉及蛋白質或核酸與無機金屬陽離子的結合作用、 各種金屬離子通道的選擇性、以及一些金屬有機復合物. bellsolell l, prieto j, serrano l, coll m. magnesium binding to the bacterial chemotaxis protein chey results in lar

5、ge conformationalchanges involving its functional surface. j mol biol, 1994, 238: 489495陽離子-作用分類 第二類陽離子-作用的典型代表為乙酰膽堿(ach)和乙酰膽堿酯酶(ache)的結合作用。 sussman j l, harel m, frolow f, oefner c, goldman a, toker l, silman i. atomic structure of acetylcholinesterase from torpedocalifornica: a prototypic acetylch

6、oline-binding protein. science, 1991, 253: 872879陽離子-作用分類 第三類陽離子-作用的強度比較弱, 通常為幾個kcalmol1 (1 cal= 4.184 j), 甚至更小.一個陽離子與多個芳香性殘基側鏈作用的現象.o de vos a m, ultshc m, kossiakoff a a. human growth hormone and extracellular domain of its receptor: crystal structure of the complex. science, 1992, 255: 306312人生長激

7、素受體的晶體結構“芳香環-陽離子-芳香環”相互作用的結構單元細菌周質配體結合蛋白prox 的晶體結構配體gb 與三個trp 殘基間的陽離子-作用陽離子-作用的實驗和理論研究 早在1981 年, sunner等人就發現在氣相中陽離子可以和芳香性體系結合. 但直到上世紀90 年代初, 這種作用才被人們所認識和接受. 目的是研究陽離子- 作用的特征、本質及其可能的應用。 sunner j, nishizawa k, kebarle p. ion solvent molecule interactions in the gas phase. the potassium ion and benzene.

8、 j phys chem,1981, 85: 18141820 涉及的陽離子主要有:各種金屬陽離子(主要包括li+、na+、k+、be2+、mg2+、ca2+及一些過渡金屬離子)、無機銨離子及有機銨離子(主要包括nh4+、甲基銨和四甲基銨等)等。陽離子-作用的實驗和理論研究 芳香性體系包含: 苯及其衍生物、各種芳香性氨基酸殘基和核酸堿基以及重要活性化合物(如藥物)分子中的芳香環等體系. 這些研究在一定程度上揭示了陽離子-作用的某些結構特征、相互作用的強度及組成.陽離子-作用的實驗和理論研究m+陽離子-作用的實驗和理論研究實驗研究o 氣相中的陽離子-體系的實驗研究多采用高壓質譜(hpms)、離子

9、回旋加速共振、紅外光譜等手段對小的模型體系進行研究。近來, rodgers等人則采用極限碰撞誘導解離(threshold collision-induced dissociation)的方法進行研究. amunugama r, rodgers m t. influence of substituents on cation- interactions. 5. absolute binding energies of alkali metal cation-anisole complexes determined by threshold collision-induced dissociati

10、on and theoretical studies. in j mass spec, 2003, 222:431450.實驗研究o液相和固相中的陽離子-作用的研究主要是運用nmr、uv/可見光/熒光光譜、圓二色譜、電導滴定和x-射線晶體衍射等技術 takemura h, nakamichi h, sako k. pyrene-azacrown ether hybrid: cation- interaction. tetra. lett, 2005, 46: 20632066.理論研究o原子和電子水平上研究陽離子- 作用是理解陽離子-作用本質的關鍵, 密度泛函和mp2，量子化學方法。 ma j

11、 c, dougherty d a. the cation- interaction. chem rev, 1997, 97: 13031324 jiang h l, zhu w l, tan x j, gu j d, chen j z, chen k x, ji r y. theoritical study on the interaction batween cation and system. i. dft study on the interaction and conformer of ammoniumbenzene system. sci china seri b-chem, 1998, 41: 535542.陽離子-作用的研究意義o 開展陽離子-作用研究不僅可以發展非鍵相互作用