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NOTHING1年前
设计更有效的分子结构:构象分析 德里克·巴顿 化学奖 在化学领域,构象分析是研究分子的空间结构以及不同空间构象之间的相互关系和变化的一种方法。分子并非是完全刚性的结构,由于单键的旋转等因素,同一个分子可以存在多种不同的空间构象。 让我们来看一个非常简单的分子 —— 乙烷分子,C₂H₆。 乙烷完全由单共价键,即 σ 键构成。σ 键是由重叠的分子轨道组成的,它们可以自由旋转,这意味着任何单共价键都在不断地旋转。如果我们旋转这个碳氢键,实际上没什么大的变化,但如果我们旋转这个碳碳键,实际上分子会呈现出不同的形状,我们称之为构象。 这些不同构象之间的能量不同,取决于这些相邻基团的距离远近。 每个原子都被一个电子云包围着。电子相互排斥,因为它们带相同的电荷, 这意味着从这个碳原子投射出来的每个基团都想尽可能地远离从这个碳原子投射出来的基团, 它们彼此越靠近,空间位阻就会越大,分子的势能就会越高。 可以把它想象成一个压缩的弹簧或者带相同电荷的磁铁紧紧地靠在一起。 对于势能低的分子所占用的空间大,分子的势能小,所以这样的分子越稳定。 构象分析就是通过各种实验手段和理论计算方法来确定这些构象的特征,包括键长、键角、二面角等参数,以及不同构象的能量、稳定性等性质。通过构想分析,可以帮助解释分子的物理化学性质,如熔点、沸点、溶解度等。对于化学反应,构象分析可以揭示反应物分子在反应过程中的构象变化,从而帮助理解反应机理,预测反应的选择性和产物的结构。 在药物研发中,药物分子与生物靶点的相互作用很大程度上取决于药物分子的构象。通过构象分析,可以设计出更有效的药物分子,提高药物的活性和选择性。 在20世纪50年代,德里克·巴顿绘制了许多具有重要生物学意义的物质的构象图,如胆汁酸、性激素、可的松和胆固醇。对构象概念的发展及其在化学中的应用做出了突出的贡献,因此获得1969 年诺贝尔化学奖。 #诺贝尔奖 #涨知识 #生命科学 #独立思考 #人文星闪耀计划
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