汪麗升　裴詩恩　黃恩玲　吳賽青　劉詩詠　鐘愛國

摘 要： 基于量子化學(xué)理論的基組和方法， 對抗艾滋病藥物地達(dá)諾辛分子的紫外-可見吸收光譜，紅外吸收光譜， 核磁共振吸收氫和碳光譜等進(jìn)行了計算與標(biāo)注。自然原子軌道電荷和前線分子軌道圖模擬表明，雜環(huán)胺基官能團(tuán)上的氮和氫原子可能是其生理活性的反應(yīng)位。

關(guān) 鍵 詞：地達(dá)諾辛；密度泛函活性理論；電子吸收光譜

中圖分類號：TQ 624.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B 文章編號： 1671-0460（2015）09-2088-02

Abstract： Using density functional theory DFT/B3LYP/6-311+G（d， p） method and basis set on dideoxyinosine， electronic spectra of UV-Vis spectroscopy， IR spectroscopy and 1HNMR spectrum were theoretically simulated and identified. Natural charge calculations show that N and H atoms on heterocyclic amine may play the pharmacological activity center.

Key words： dideoxyinosine； density functional theory； electronic spectra

地達(dá)諾辛（Dideoxyinosine，C10H12N4O3）又稱去羥肌苷，為人免疫缺陷病毒（HIV） 復(fù)制抑制劑， 它能干擾和抑制病毒逆轉(zhuǎn)錄酶而阻止病毒的復(fù)制。由人工化學(xué)合成，1991年11月美國首次上市，為美國第二個被批準(zhǔn)用來治療HIV感染的藥物，但是市面上該新藥真假難辨[21-4]。本研究擬用量子化學(xué)理論方法， 對標(biāo)題分子（C10H12N4O3）的經(jīng)典分子-電子吸收光譜如UV-Vis，IR，Raman，1HNRM， 13CNMR以及藥理作用位等進(jìn)行了模擬和標(biāo)注，獲得滿意的結(jié)果[5]。

1 計算與方法

對地達(dá)諾辛分子（Dideoxyinosine，C10H12N4O3），采用量子化學(xué)理論方法在6-311+G（d，p）上， 進(jìn)行模擬（圖1）。在穩(wěn)定構(gòu)型基礎(chǔ)上，采用振動分析法， 于Gaussian 09W程序包完成光學(xué)性質(zhì)的模擬與標(biāo)注。

2 結(jié)果及討論

2.1 分子紫外-可見吸收光譜

在用上述程序建構(gòu)分子模型后，利用基態(tài)方法在6-311+G水平上進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在獲得穩(wěn)定構(gòu)型后，采用不同方法：（1）TD-DFT下使用不同基組（包括STO-3G， 3-21G， 3-21+G， 6-31G， 6-31+G）在不同溶劑中進(jìn)行計算；（2）利用半經(jīng)驗方法ZINDO計算不同氣性溶劑中的紫外-可見光譜。通過比較兩種方法的計算結(jié)果，尋找最接近實驗數(shù)據(jù)的模擬與計算條件。最后基于TD DFT/B3LYP/6-311+G（d，p）基組和方法，計算分析發(fā)現(xiàn)（圖2）， 標(biāo)題去羥基苷分子在450.0 nm （強(qiáng)吸收）處顯示了紫外吸收峰，可對應(yīng)于n→σ* 的躍遷。這與其實驗品標(biāo)準(zhǔn)圖譜顯示標(biāo)題分子在455.0 nm處有較強(qiáng)的分子電子紫外-可見吸收峰相吻合。

2.2 紅外吸收光譜

2.2量子化學(xué)理論模擬顯示（圖3）， 地達(dá)諾辛分子指紋區(qū)峰（<500 cm-1）多而復(fù)雜，沒有強(qiáng)的特征性，可能源于單鍵碳-氧、碳-氮和碳-鹵素原子等的面內(nèi)伸縮-振動吸收及碳-氫、氧-氫等含氫基團(tuán)的面外彎曲-振動以及碳-碳骨架振動吸收產(chǎn)生。 紅外吸收光譜

量子化學(xué)理論模擬顯示（圖3）， 地達(dá)諾辛分子指紋區(qū)峰（<500 cm-1）多而復(fù)雜，沒有強(qiáng)的特征性，可能源于單鍵碳-氧、碳-氮和碳-鹵素原子等的面內(nèi)伸縮-振動吸收及碳-氫、氧-氫等含氫基團(tuán)的面外彎曲-振動以及碳-碳骨架振動吸收產(chǎn)生。而在510 cm-1（弱，面內(nèi)彎曲振動），1 500 cm-1（弱，面外彎曲振動），2 250 cm-1（弱，甲基的C-H反對稱伸縮振動）以及5 500 cm-1 等處（對稱伸縮振動）分別顯示了其紅外吸收峰，譜圖中1 700 cm-1左右有一個強(qiáng)吸收峰，則可斷定分子中有羰基（-C=O）。這些峰與地達(dá)諾辛分子實驗圖譜在509 cm-1， 1 510 cm-1， 2 400 cm-1， 5 100 cm-1等處有吸收基本吻合。

2.3 拉曼吸收光譜

擬用量子化學(xué)的理論及方法，我們在對標(biāo)題分子進(jìn)行了分子構(gòu)型尋優(yōu)及振動分析，獲得了13個Raman吸收峰。圖 4是模擬的標(biāo)題分子去羥肌苷的拉曼散射譜特征峰，它主要位于510cm-1 ， 2 340 cm-1，5 430 cm-1 范圍內(nèi)。如對比標(biāo)準(zhǔn)品的拉曼圖譜與模擬拉曼圖譜，我們認(rèn)為它們是基本吻合的。

2.4 核磁共振氫譜和碳譜吸收

理論模擬了標(biāo)題分子的氫核磁共振吸收譜圖（1HNMR，圖5（上），其主鏈CH（強(qiáng)，8.12，2.76×10-6 ），支鏈CH（中，5.95， 2.76×10-6）； 支鏈CH2（中，3.79，1.10×10-6）； 支鏈CH2（弱，2.16，2.74×10-6）；羥基氫（弱，2.0，2.0×10-6） 。這些峰較好地與其實驗氫值和碳譜（13CNMR，下）吻合起來，間接驗證了計算的準(zhǔn)確性。

2.5 藥理活性

表 1的模擬原子電荷顯示，藥物分子地達(dá)諾辛胺基氮（N9）的原子電荷值為最負(fù)（-0.343 e），其次為與胺基氮相連的碳原子（C8，-0.179 e）； 原子電荷值最正的可能是胺基上的氫原子（H19， 0.165 e）。前線分子軌道圖（圖6）表明，雜環(huán)胺基原子（NH）可能是其發(fā)揮藥理活性的反應(yīng)位置。

4 結(jié) 論

對標(biāo)題新藥分子地達(dá)諾辛， 基于量子化學(xué)理論及方法，本文在6-311+G（d，p）水平上進(jìn)行了模擬和計算。對抗艾滋病新藥的5大吸收光譜比如UV-Vis，IR， 1HNMR ，13CNMR以及Raman等進(jìn)行了標(biāo)注和擬合，獲得了與其分子標(biāo)準(zhǔn)品光譜基本相合的較好結(jié)果。自然原子軌道電荷和前線軌道圖表明，雜環(huán)官能團(tuán)氮及氫原子（-NH）最有可能是該分子發(fā)揮其藥理（毒理）性的作用位點。

參考文獻(xiàn)：

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