扶手椅型单壁碳纳米管的尺寸对赖氨酸分子手性转变反应的限域影响

作者：闫红彦; 王佐成; 刘逸轩; 高峰; 汤得怀

来源：复旦学报(自然科学版), 2017, 56(01): 124-134.

DOI：10.15943/j.cnki.fdxb-jns.2017.01.014

• 纳米管
• 赖氨酸
• 手性转变
• ONIOM方法
• 密度泛函
• 过渡态

采用量子力学与分子力学组合的ONIOM方法,研究了限域在几种不同尺寸的扶手椅型单壁碳纳米管内赖氨酸分子的手性转变机理.结构分析表明:随着纳米管管径的减小,限域其中的赖氨酸分子构型的形变越来越明显,骨架碳原子间的键角明显增大;手性碳上的H与氨基N的距离逐渐变小.反应通道研究发现:标题反应在不同尺寸的纳米管内具有不同的通道,在SWCNT(5,5),SWCNT(6,6)和SWCNT(7,7)分别具有1个、4个和3个反应通道.势能面计算表明,赖氨酸限域在SWCNT(5,5)时,手性转变的吉布斯自由能垒被降到最低值192.8kJ·mol-1,是由手性碳上的质子向氨基氮和氨基上的质子向羰基氧双质子协同迁移的过渡态产生的.与裸反应的此通道决速步能垒252.6kJ·mol-1相比较有显著降低.结果表明:SWCNT(5,5)对赖氨酸的手性转变反应具有较好的限域催化作用,可作为实现赖氨酸旋光异构的纳米反应器.

• 单位
  海口经济学院; 白城师范学院