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系統識別號 U0002-0907201314044500
中文論文名稱 (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)-thiepane-3,4,5-triol的結構與13C化學位移之理論計算研究
英文論文名稱 Theoretical Studies of Structures and13C NMR Chemical Shifts for (3R,4R,5R,7S)-7- (hydroxymethyl)-thiepane-3,4,5-triol
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 化學學系碩士班
系所名稱(英) Department of Chemistry
學年度 101
學期 2
出版年 102
研究生中文姓名 吳育陞
研究生英文姓名 Yun-Sheng Wu
學號 600160450
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2013-06-11
論文頁數 81頁
口試委員 指導教授-王伯昌
委員-李世元
委員-李錫隆
中文關鍵字 理論計算  密度泛函理論  化學位移 
英文關鍵字 NMR calculation  MSTD  Thiepane 
學科別分類 學科別自然科學化學
中文摘要 在本論文研究中,我們選擇了DFT/B3LYP/6-311++G(d,p)計算方法來進行(3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-triol的結構最佳化計算,並接著使用此計算方法來進行計算波茲曼分佈貢獻,計算結果顯示TCS2、TCS5及TCS6這三個構形為(3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)-thiepane-3,4,5-triol七種異構物中最主要的分佈。在(3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-triol 13C NMR化學位移理論計算方面挑選了GIAO/DFT/B3LYP、GIAO/DFT/OPBE、GIAO/DFT/mPW1PW91 andGIAO/HF等四種計算方法並搭配6-311++G(d,p)、6-311+G(2d.p)、cc-pVDZ及cc-pVTZ四種基底函數來做計算。
TC2 ,TC5,TC6三個構形的13C NMR化學位移計算結果與實驗值相當接近,與實驗值相比較的結果可以得到相當低的MAE及RMS值。DFT/OPBE/6-311+G(2d.p)是(3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-triol 13C NMR化學位移理論計算最適用的方法,在混合構形的計算結果MAE值為1.9 ppm,RMS值為2.4 ppm。
英文摘要 In this study, the optimized structures, relative Gibbs free energy, and Boltzman weighting factor of (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-triolconformers were obtained by using DFT/B3LYP/
6-311++G(d,p) method. Among these conformers, we selected the TC2, TC5, TC6 to be the major contribution conformers because they exhibited a quite low total energy compared with other conformers. For the NMR calculation, the GIAO/DFT/B3LYP, GIAO/DFT/OPBE, GIAO/DFT/mPW1PW91 and GIAO/HF single point calculation with 6-311++G(d,p),6-311+G(2d.p),cc-pVDZ and cc-pVTZ basis set of (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-triol were conducted to generate their 13C NMR chemical shifts.TC2,TC5,TC6 calculation result was very closed correlation with experimental, it was generated lower MAE and RMS value.
A good calculation method and basis set choice to evaluate the theoretical chemical shifts for these conformers is DFT/OPBE/6-311+G(2d.p), the MAE value is 1.9 ppm
RMS value is 2.4 ppm.
論文目次 中文摘要I
英文摘要II
目錄III
圖索引V
表索引VII
第一章緒論
1-1 前言 1
1-2 酵素 2
1-3 糖水解酵素與抑制劑 5
1-4 核磁共振 11
1-5 文獻回顧 13
1-6 研究動機 16
第二章量子化學計算理論與方法
2-1 前言 18
2-2 量子力學 19
2-3 Hartree-Fock 理論 19
2-4 密度泛函數理論 22
2-5 基底函數 25
2-5-1 最小基底函數STO-3G 28
2-5-2 分離價層的基底函數(Split-Valence Basis Sets) 29
2-5-3 極化函數(Polarization Function) 31
2-5-4 擴散函數(Diffuse Function) 32
2-5-5 考慮相干的基底函數(Correlation Consistent
Basis Set) 33
2-6 加入磁場與電場的計算 34
2-6-1 外加磁場的微擾處理(Molecular Field
Perturbation) 35
2-6-2 分子磁性的原點關連性(Gauge Dependence) 37
第三章結果與討論 41
3-1 研究方法 41
3-2 3-2結果與討論 44
3-2.1 (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-
3,4,5-triol之分子幾何結構及構形分析 44
3-2.2 (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-
3,4,5-triol主要構形之 13C NMR化學位移 52
3-2-3 (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-
3,4,5-triol混合構形之13C NMR化學位移並加入
MSTD方法比較誤差值 69
第四章結論 75
參考文獻 77




圖索引
頁次
圖1-1 一些有效可逆抑制劑 7
圖1-2 一些有效的不可逆抑制劑 8
圖1-3 部分pyrrolidine衍生物結構 8
圖1-4 部分piperidines衍生物結構 9
圖1-5 部分indolizidine衍生物結構 9
圖1-6 部分pyrrolizidine衍生物結構 10
圖1-7 部分thiosugars衍生物結構 10
圖2-1 比較STO-1G、STO-2G、STO-3G與1s軌域的Slater函數近
似程度 29
圖2-2 對於極性分子系統的軌域型態,用加入額外軌域型態函數來加以修正
(p軌域加上d函數;s軌域加上p函數) 32
圖3-1 (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-triol
分子結構 42
圖3-2 環庚烷四種能量較低的構形Twist-Chair(T)、Chair(C)、Twist-
Boat(TB)及Boat(B) 44
圖3-3 Thiepane四種構形:Twist-Chair(TC)、Chair(C)、Twist
-Boat(TB)及Boat(B) 45
圖3-4 (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-triol
結構示意圖 47
圖3-5 (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-triol
幾何結構最佳化後之7種構形 48
圖3-6 (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-triol
波茲曼分佈大於1%的分子結構以及分子內作用力示意圖 51
圖3-7 TCS2以不同方法搭配可得最小MAE的基底函數理論計算化學位移與實
驗值相關性之線性迴歸圖 65
圖3-8 TCS5以不同方法搭配搭配可得最小MAE的基底函數理論計算化學位移
與實驗值相關性之線性迴歸圖 66
圖3-9 TCS6以不同方法搭配搭配可得最小MAE的基底函數理論計算化學位移
與實驗值相關性之線性迴歸圖 66
圖3-10 (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-
triol以DFT/OPBE/6-311+G(2d,p)方法計算之13C NMR化
學位移並與MSTD方法比較 73






表索引
頁次
表1-1 酵素的類型級反應形式 5
表2-1 基底函數組的極化、擴散函數的應用範圍與適用原子 34
表3-1 Thiepane四種構形使用B3LYP/6-311++G(d,p)方法計算所得之
總能量(Etotal,kcal/mole)、相對能量(ΔE, kcal/mole)以
及頻率(cm-1) 46
表3-2 (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-
triol 7個構形使用B3LYP方法搭配6-311++G(d,p)基底函數
計算所得之相對自由能(ΔG, kcal/mole)、相對能量
(ΔE,kcal/mole)以及波茲曼分佈(Pi%, Boltzmann
distribution) 49
表3-3 (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-
triol之TCS2構形在不同計算方法的13C NMR化學位移及與實驗
13C NMR化學位移比較之MAE與RMS值 55
表3-4 (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-
triol之TCS5形在不同計算方法的13C NMR化學位移及與實驗
13C NMR化學位移比較之MAE與RMS值 59
表3-5 (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-
triol之TCS6形在不同計算方法的13C NMR化學位移及與實驗
13C NMR化學位移比較之MAE與RMS值 62
表3-6 (3R,4R,5R,7S)-7-(hydroxymethyl)thiepane-3,4,5-
triol之全部構形以及混合構形並搭配DFT/6-311+G(2d,p)計算
方法計算的13C NMR化學位移與實驗化學位移之MAE值與RMS值並
與MSTD方法比較 71
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論文使用權限
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