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量子化学在生物学领域的应用与研究进展
但是,电子学说也有其难处。在说明诸如萘那样的不具有取代基的芳香族烃的反应性时遇到了困难。这种化合物,其取代反应,无论对于富电子反应试剂,还是对于缺电子反应试剂,都是在同样的位置上发生。我想,这个课题对于想要将量子理论引用来说明化学的经验事实的我来说,是再好不过的一个课题。我不像以往那样,把电子密度作为全部电子的和来求得,而是尝试仅取出在跟富电子试剂和缺电子试剂分别反应中,具有特别意义的特定轨道的密度来计算看看。结果出乎意料,这些轨道的扩展方式跟反应性的对应关系相当好。1952年起陆续发表了这些结果,从此,所谓“轨道”这一概念的性质之一开始跟实验结果结合起来了。
特定轨道的性质中,特别是特定轨道节面构型跟化学反应实验结果的相结合,是其后直至1964年的事。直接的反应示例是Diels—Alder反应。1965年,Woodward和Hoffman将其推广到一般的环式反应。这样就明确了:特定轨道的扩展方式跟化学反应的经验是具有密切关系的。换句话说,借助于以图表示这样的轨道性质、轨道图形(0rbitalPonem),而直观地说明、推定实验事实理应是可能的。
化学,特别是对于具有复杂特性的有机化学,通常是应用基于实验结果的类推这一手段来进行研究。类推时,具有一定理论根据的概念可作为基础。前述的有机电子学说中的总电子密度,以及后述的特定轨道方法中的轨道图形的想法,可分别作为其基础概念而被应用。这种轨道图形方法的应用范围逐渐扩大,不仅涉及到反应论,而且似乎也波及到构造论和物性论
另一方面,计算机的发展和量子化学计算方法的进步使得进行精确度非常高的能值计算成为可能,几乎大有无止境之势。在有关分子能量的问题上,即使说有时计算的精确度已经超过实验
2.1.1量子生物化学的研究内容
1)分子内及分子间各 种相互作用力的研究,这是整个量子生物化学的基础,是了解大分子结构、构象、作用方式与识别的根据;
(2)生物分子的电子结构与反应活性的研究,对一些药 物、致癌物质、激素、核苷酸、氨基酸、腺苷三磷酸(ATP),辅酶等进行计算,了解其电子结构,再与生物活性比较,找出两者之间关系;
(3)生物大分子构 象与功能研究,包括DNA复制、突变产生、酶作用机理等; (4)特异作用与识别机理研究,包括酶与底物、抗原与抗体、激素与受体之间的特异反应等。
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