阮 文

CSe2和SeC2的基態(tài)結(jié)構(gòu)與抗氧化活性

阮 文

(井岡山大學數(shù)理學院，江西，吉安 343009)

CSe2和SeC2, 能隙, 絕熱電離勢和電子親和能, 抗氧化活性

人體生命活動過程中不可避免會產(chǎn)生大量自由基，自由基的氧化性是各種疾病形成的最大原因，飲食不健康、日曬、心理和生理壓力、環(huán)境污染等都能讓人體自由基泛濫[1]。雖然人體在產(chǎn)生自由基的同時也自然地產(chǎn)生著抵抗自由基的抗氧化物質(zhì)，以抵消自由基對人體細胞的氧化攻擊，但通過食物適當補充抗氧化物質(zhì)有利于機體減少自由基的產(chǎn)生或加速其清除，因而對人體的健康也是非常有益的。

研究表明，硒及含硒物質(zhì)具有清除自由基、預防癌癥、養(yǎng)顏抗衰、保護肝臟、抵抗有害重金屬、免疫調(diào)節(jié)等多方面的作用[2-6]，世界衛(wèi)生組織認為硒是人類和動物生命中必需的微量元素?？梢娙梭w適量補充硒或含硒物質(zhì)是很有必要，補充硒的途徑主要有兩種，有機硒化合物和無機硒化合物。有機硒化合物毒性低且在激發(fā)免疫反應方面比無機硒顯著，但有機硒的來源有限。所以，一般補硒的方法是用無機硒化合物制成口服制劑，利用生物體對無機硒進行有機化，這也是人體獲取抗氧化活性物質(zhì)一條比較合理的途徑[7]?；诖耍疚牟捎妹芏确汉碚揫8]研究單個無機硒化合物CSe2和SeC2分子的結(jié)構(gòu)，電子性質(zhì)和光譜，并分析其抗氧化活性。

1 CSe2和SeC2分子基態(tài)的結(jié)構(gòu)和光譜

圖1 CSe2和SeC2分子的結(jié)構(gòu)

表1 CSe2和SeC2分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

基態(tài)CSe2和SeC2分子的紅外光譜和Raman光譜見圖2-3所示。在正則振動方式中，對于基態(tài)CSe2分子，由于其對稱伸縮振動不引起偶極矩的變化，故對紅外光譜是非活性的，而兩個彎曲振動又是簡并，所以在四個正則振動頻率中，只有兩個紅外峰分別位于振動頻率318.73(較弱)和1315.14 cm-1(強峰)處；但是在Raman譜中，只有對稱伸縮振動引起分子的極化率發(fā)生變化，其它振動均沒有引起極化率的改變，所以在四個正則振動頻率中, 只有一個Raman峰位于振動頻率377.51 cm-1處。

圖2 CSe2分子基態(tài)的紅外和Raman光譜

對于基態(tài)SeC2分子, 在三個正則振動模式中，其偶極矩和極化率都發(fā)生了變化，所以對紅外和Raman光譜都是活性的。因而紅外和Raman都具有三個峰值分別位于振動頻率588.57、617.16和 1225.73cm-1處。

圖3 SeC2分子基態(tài)的紅外和Raman光譜

2 電子性質(zhì)與抗氧化活性討論

計算得到了基態(tài)CSe2和SeC2分子中原子的電荷的分布，對于基態(tài)CSe2分子，硒原子電荷為0.3026，碳原子電荷為-0.6052；而對于基態(tài)SeC2分子，硒原子電荷為0.4992，碳原子電荷為-0.2496。可見，兩種情況下均有部分電荷由硒原子轉(zhuǎn)移至碳原子上，表明這些分子中存在部分離子相互作用。

一般地，分子最高占據(jù)軌道與最低空軌道的能級差—能隙，體現(xiàn)了電子在軌道間的躍遷能力，同時體現(xiàn)了最低空軌道接受電子的程度。能隙越小，最低空軌道越容易接受電子躍遷到最高占據(jù)軌道?；鶓B(tài)CSe2和SeC2分子的能隙分別為4.5837和2.1459 eV。用同樣方法計算水分子基態(tài)的能隙為9.0783 eV，約為CSe2和SeC2基態(tài)能隙的2倍和4倍，表明基態(tài)CSe2和SeC2比基態(tài)水分子更容易接受電子。電離勢和電子親和能體現(xiàn)了分子得失電子的能力，絕熱電離勢越大，分子失去電子能力越差，計算CSe2和SeC2基態(tài)分子的絕熱電離勢均在9.3eV以上。說明基態(tài)CSe2和SeC2分子的最高占據(jù)軌道均不易失去電子而被氧化。電子親和能體現(xiàn)了分子得電子的能力，其值越大，分子最低空軌道接受電子的能力越強，抗氧化活性越強。計算結(jié)果可見，基態(tài)CSe2和SeC2分子的最高占據(jù)軌道不易失電子而被氧化，而其最低空軌道卻很容易接受來自自由基的電子，起到抗自由基氧化的作用，從而具有抗氧化活性。

基于B3LYP/6-311+g(d)方法，對角型CSe2也作了優(yōu)化計算，得到一個比基態(tài)能量稍高的C2v(1A1)結(jié)構(gòu)，其幾何結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)見表1，能量比基態(tài)能量高出2.5088 eV，能隙(3.1005 eV)稍低于基態(tài)，為同樣方法下水分子能隙的三分之一，絕熱電子親和能(2.2695 eV)高于基態(tài)，絕熱電離勢為8.8994 eV，表明這個結(jié)構(gòu)也具有較強的抗氧化活性。以上分析表明Se-C無機含硒物質(zhì)的抗氧化活性可能與CSe2或SeC2分子的結(jié)構(gòu)存在一定的關(guān)聯(lián)。比較兩者的電離勢和電子親和能以及能隙，表明基態(tài)SeC2比CSe2的抗氧化活性可能稍強一些。

[1] Gregus Z, Perjési P, Gyurasics á. Enhancement of selenium excretion in bile by sulfobromophthalein: elucidation of the mechanism[J]. Biochemical pharmacology, 1998, 56(10): 1391-1402.

[2] Clark L C, Combs G F, Turnbull B W, et al. Effects of selenium supplementation for cancer prevention in patients with carcinoma of the skina randomized controlled trial[J]. Jama, 1996, 276(24): 1957-1963.

[3] 鄧守恒, 孫各琴, 嚴世榮. 硒的研究進展[J]. 廣東微量元素科學, 2002, 9 (5): 18-21.

[4] 孫長峰, 郭娜. 微量元素的生理功能[J]. 微量元素與健康研究, 2007, 24(6): 67-68.

[5] 寧嬋娟, 吳國良. 微量元素硒與人體健康及我國富硒食品的開發(fā)狀況[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學, 2009, 37(5):88-90.

[6] 聶曉蘭, 林波, 溫坤, 等. 鋅、硒對鎘中毒小鼠金屬硫蛋白合成及脂質(zhì)過氧化損傷的影響[J]. 山西醫(yī)科大學學報, 2009, 40(7):577-579.

[7] 黃峙, 鄭文杰, 郭寶江. 含硒生物大分子化合物研究進展[J]. 海南大學學報:自然科學版, 2001,19(2): 169-175.

[8] Becke A D. Density-functional thermochemistry.III. The role of exact exchange [J]. Journal of Chemical Physics, 1993, 98(7): 5648-5652.

[9] 朱正和, 俞華根.分子結(jié)構(gòu)與分子勢能函數(shù)[M]. 北京: 科學出版社, 1997.

[10] Frisch M, Trucks G W, Schlegel H B, et al. Gaussian 09, Revision A. 02, Gaussian[J]. Inc., Wallingford, CT, 2009, 200.

THE GROUND STATES OFCSe2AND SeC2AND THEIR ANTIOXIDANT ACTIVITIES

RUAN Wen

（School of Mathematics and Physics, Jinggangshan University,Ji’an,Jiangxi 343009,China）

CSe2and SeC2; energy gap; adiabatic ionization potentials and electron affinities; antioxidant activities

O561. 4

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2014.04.007

1674-8085(2014)04-0031-04

2014-03-27；

2014-05-15

國家自然科學基金項目(11364023); 江西省教育廳科技計劃項目(GJJ14567); 井岡山大學博士科研啟動基金項目(JZB11003)

阮 文(1970-)，男，江西吉安人，教授，博士，主要從事分子結(jié)構(gòu)和原子團簇的研究(E-mail：ruanwensongyan@126.com ).