维生素a的氧化还原电势的化学计算
:维生素A在动物和人的眼睛中发挥重要的感光作用，其作用主要通过维生素A的氧化还原进行。维生素A在体内还有抗氧化的作用。因此有必要研究维生素A在各种环境中的氧化还原电势。本研究使用密度泛函理论计算维生素A在有机溶剂四氢呋喃中的氧化还原电势，使用了几种目前广泛应用的泛函和基组6-311++G(d,p）以获得与实验结果接近的计算方法。使用B3LYP和BPV86泛函得到的计算结果与实验值最接近。该研究还计算了维生素A在极性环境水中的氧化还原电势。研究表明维生素A在极性环境中氧化还原电势显著降低。该研究表明密度泛函理论计算方法可以用来计算有机物在不同环境中的氧化还原电势。
目录
摘要1
关键词1
Abstract 1
Key words1
引言1
1材料与方法1
1.1 材料 1
1.1.1维生素A 1
1.1.2 Gaussian软件4
1.1.3密度泛函理论4
1.2 方法4
1.2.1热力学性质6
1.2.2 Gaussian的计算6
1.2.3 BornHaber thermodynamic cycle6
1.2.4标准电势的自由能计算6
1.2.5 标准电势的计算 6
2 结果与分析7
2.1在有机溶剂中的标准电势7
2.2在水中的标准电势 7
2.3优化结构以及键长的变化8
3 讨论9
致谢10
参考文献11
维生素A的氧化还原电势的化学计算
引言
引言
材料与方法
材料
维生素A
维生素A（vitamin A）又称视黄醇（其醛衍生物视黄醛）或抗干眼病因子，是一个具有脂环的不饱和一元醇，包括动物性食物来源的维生素A1、A2 两种，是一类具有视黄醇生物活性的物质。维生素A1多存于哺乳动物及咸水鱼的肝脏中，而维生素A2常存于淡水鱼的肝脏中。由于维生素A2的活性比较低，所以通常所说的维生素A是指维生素A1。VA1熔点64℃ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
，分子式C20H30O，而VA2，熔点只有17～19℃，分子式C20H28O。
维生素A在分类中属于脂溶性维生素，同属于脂溶性维生素的还有维生素D（又称钙化醇）、维生素E（又称生育酚）和维生素K（又称凝血维生素）；另一类是水溶性维生素，主要是B族维生素（主要包括B1、B2、B3、B6、B12）、维生素C（又称抗坏血酸）、维生素PP（又称尼克酸）、维生素H（又称生物素）和维生素M（又称叶酸）等。
植物来源的β胡萝卜素及其他胡萝卜素可在人体内合成维生素A，β胡萝卜素的转换效率最高。在体内，在β胡萝卜素15，15′双氧酶（双加氧酶）催化下，可将β胡萝卜素转变为两分子的视黄醛（ratinal），视黄醛在视黄醛还原酶的作用下还原为视黄醇。但β 胡萝卜素也可以合成虾青素（astaxanthin，强抗氧化剂），但是只有武汉大学药学院黄泽波教授在实验室研究操作，到试产阶段还得假以时日。
维生素A的生物属性
维生素A的最主要形式是视网膜，视黄醇，视黄酸和类胡萝卜素。[13]视黄膜可以直接从肉类中摄入或从一种类胡萝卜素酶的过程中产得到。视网膜在酶的过程中可以可逆地转化为视黄醇,而转化为视黄酸是不可逆的氧化。[2]视网膜对视网膜上的眼睛是至关重要的，对低光和色觉也是必要的。视黄酸对上皮细胞和其他细胞的增长是必要的。视黄醇的作用是维生素的存储形式,因为它可以转化成视网膜或视黄酸。[3]
维生素A的伏安特性
维生素A化合物不同形式之间的转换涉及氧化还原过程，所以原则上接受研究的电化学方法。有一些报道描述视黄醇,视网膜和视黄酸的伏安特性,但大多数电化学研究已经在生物样本中作为一种量化化合物的手段。已有报道指出视黄醇在包含高氯酸盐的四氢呋喃中，约在+0.8 V vs. Ag/AgCl (satd. KCl)的条件下可以被氧化。该氧化过程已被形容为一定意义上的化学不可逆，因为只有一个氧化峰是循环伏安法测量期间观察到的。
维生素A的抗氧化性[4,5]
体外实验发现，维生素A具有有效的抗氧化和清楚自由基功能；在体内实验中，维生素A可抑制阿霉素诱导小鼠心脏部位膜脂质过氧化。
正常生理水平维生素A能保护肝脏细胞线粒体免于被损害，且显示能抑制亚油酸氧化作用。维生素A缺乏会引起肝中mtDNA氧化损害。
维生素A抗氧化作用与其具备多烯烃疏水链有关，其能灭活氧自由基、羟自由基、结合和稳定过氧化氢结构。一般意义上讲，烯烃链越长，其稳定自由基能力就越强。根据其结构特征，维生素A和胡萝卜素在氧分压增高时能发生自动氧化，且在氧分压低的情况下能十分有效发挥抗氧化作用。
维生素A的生理功能[6]
1、维持正常视觉功能
眼的光感受器是视网膜中的杆状细胞和锥状细胞。这两种细胞都存在有感光色素，即感弱光的视紫红质和感强光的视紫蓝质。视紫红质与视紫蓝质都是由视蛋白与视黄醛所构成的。视紫红质经光照射后，11顺视黄醛异构成反视黄醛，并与视蛋白分离而失色，此过程称“漂白”。若进入暗处，则因对弱光敏感的视紫红质消失，故不能见物。
分离后的视黄醛被还原为全反式视黄醛，进一步转变为反式视黄酯（或异构为顺式）并储存于色素上皮中。由视网膜中视黄酯水解酶，将视黄酯转变为反式视黄醇，经氧化和异构化，形成11顺视黄醛。再与蛋白重新结合为视紫红质，恢复对弱光的敏感性，从而能在一定照度的暗处见物，此过程称暗（DarkAdaptation）。由肝脏释放的视黄醇与视黄醇结合蛋白（RBP）结合，在血浆中再与前白蛋白结合，运送至视网膜，参与视网膜的光化学反应，若维生素A充足，则视紫红质的再生快而完全，故暗适应恢复时间短；若维生素A不足，则视紫红质再生慢而不完全，故暗适应恢复时间延长，严重时可产生夜盲症（NightBlindness）。
2、维护上皮组织细胞的健康和促进免疫球蛋白的合成
3、维持骨骼正常生长发育
4、促进生长与生殖
5、抑制肿瘤生长
6、营养增补剂
1.1.2 Gaussian软件
由Pople等人编写，经过几十年的发展和完善，该软件已成为国际上公认的、计算结果具有较高可靠性的量子化学软件，它包含从头算、半经验以及分子力学等多种方法，可适用于不同尺度的有限体系，除了部分稀土和放射性元素外，它可处理周期表中其它元素形成的各种化合物。
在本次试验中，我们用Gaussian计算维生素A中性和阳离子状态下的吉普斯自由能和溶剂化能。
功能:
分子构型的优化:基态、激发态、反应过度态
能量计算：基态和激发态能量、化学键的键能、电子亲和能和电离能、化学反应途径和势能面
目录
摘要1
关键词1
Abstract 1
Key words1
引言1
1材料与方法1
1.1 材料 1
1.1.1维生素A 1
1.1.2 Gaussian软件4
1.1.3密度泛函理论4
1.2 方法4
1.2.1热力学性质6
1.2.2 Gaussian的计算6
1.2.3 BornHaber thermodynamic cycle6
1.2.4标准电势的自由能计算6
1.2.5 标准电势的计算 6
2 结果与分析7
2.1在有机溶剂中的标准电势7
2.2在水中的标准电势 7
2.3优化结构以及键长的变化8
3 讨论9
致谢10
参考文献11
维生素A的氧化还原电势的化学计算
引言
引言
材料与方法
材料
维生素A
维生素A（vitamin A）又称视黄醇（其醛衍生物视黄醛）或抗干眼病因子，是一个具有脂环的不饱和一元醇，包括动物性食物来源的维生素A1、A2 两种，是一类具有视黄醇生物活性的物质。维生素A1多存于哺乳动物及咸水鱼的肝脏中，而维生素A2常存于淡水鱼的肝脏中。由于维生素A2的活性比较低，所以通常所说的维生素A是指维生素A1。VA1熔点64℃ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
，分子式C20H30O，而VA2，熔点只有17～19℃，分子式C20H28O。
维生素A在分类中属于脂溶性维生素，同属于脂溶性维生素的还有维生素D（又称钙化醇）、维生素E（又称生育酚）和维生素K（又称凝血维生素）；另一类是水溶性维生素，主要是B族维生素（主要包括B1、B2、B3、B6、B12）、维生素C（又称抗坏血酸）、维生素PP（又称尼克酸）、维生素H（又称生物素）和维生素M（又称叶酸）等。
植物来源的β胡萝卜素及其他胡萝卜素可在人体内合成维生素A，β胡萝卜素的转换效率最高。在体内，在β胡萝卜素15，15′双氧酶（双加氧酶）催化下，可将β胡萝卜素转变为两分子的视黄醛（ratinal），视黄醛在视黄醛还原酶的作用下还原为视黄醇。但β 胡萝卜素也可以合成虾青素（astaxanthin，强抗氧化剂），但是只有武汉大学药学院黄泽波教授在实验室研究操作，到试产阶段还得假以时日。
维生素A的生物属性
维生素A的最主要形式是视网膜，视黄醇，视黄酸和类胡萝卜素。[13]视黄膜可以直接从肉类中摄入或从一种类胡萝卜素酶的过程中产得到。视网膜在酶的过程中可以可逆地转化为视黄醇,而转化为视黄酸是不可逆的氧化。[2]视网膜对视网膜上的眼睛是至关重要的，对低光和色觉也是必要的。视黄酸对上皮细胞和其他细胞的增长是必要的。视黄醇的作用是维生素的存储形式,因为它可以转化成视网膜或视黄酸。[3]
维生素A的伏安特性
维生素A化合物不同形式之间的转换涉及氧化还原过程，所以原则上接受研究的电化学方法。有一些报道描述视黄醇,视网膜和视黄酸的伏安特性,但大多数电化学研究已经在生物样本中作为一种量化化合物的手段。已有报道指出视黄醇在包含高氯酸盐的四氢呋喃中，约在+0.8 V vs. Ag/AgCl (satd. KCl)的条件下可以被氧化。该氧化过程已被形容为一定意义上的化学不可逆，因为只有一个氧化峰是循环伏安法测量期间观察到的。
维生素A的抗氧化性[4,5]
体外实验发现，维生素A具有有效的抗氧化和清楚自由基功能；在体内实验中，维生素A可抑制阿霉素诱导小鼠心脏部位膜脂质过氧化。
正常生理水平维生素A能保护肝脏细胞线粒体免于被损害，且显示能抑制亚油酸氧化作用。维生素A缺乏会引起肝中mtDNA氧化损害。
维生素A抗氧化作用与其具备多烯烃疏水链有关，其能灭活氧自由基、羟自由基、结合和稳定过氧化氢结构。一般意义上讲，烯烃链越长，其稳定自由基能力就越强。根据其结构特征，维生素A和胡萝卜素在氧分压增高时能发生自动氧化，且在氧分压低的情况下能十分有效发挥抗氧化作用。
维生素A的生理功能[6]
1、维持正常视觉功能
眼的光感受器是视网膜中的杆状细胞和锥状细胞。这两种细胞都存在有感光色素，即感弱光的视紫红质和感强光的视紫蓝质。视紫红质与视紫蓝质都是由视蛋白与视黄醛所构成的。视紫红质经光照射后，11顺视黄醛异构成反视黄醛，并与视蛋白分离而失色，此过程称“漂白”。若进入暗处，则因对弱光敏感的视紫红质消失，故不能见物。
分离后的视黄醛被还原为全反式视黄醛，进一步转变为反式视黄酯（或异构为顺式）并储存于色素上皮中。由视网膜中视黄酯水解酶，将视黄酯转变为反式视黄醇，经氧化和异构化，形成11顺视黄醛。再与蛋白重新结合为视紫红质，恢复对弱光的敏感性，从而能在一定照度的暗处见物，此过程称暗（DarkAdaptation）。由肝脏释放的视黄醇与视黄醇结合蛋白（RBP）结合，在血浆中再与前白蛋白结合，运送至视网膜，参与视网膜的光化学反应，若维生素A充足，则视紫红质的再生快而完全，故暗适应恢复时间短；若维生素A不足，则视紫红质再生慢而不完全，故暗适应恢复时间延长，严重时可产生夜盲症（NightBlindness）。
2、维护上皮组织细胞的健康和促进免疫球蛋白的合成
3、维持骨骼正常生长发育
4、促进生长与生殖
5、抑制肿瘤生长
6、营养增补剂
1.1.2 Gaussian软件
由Pople等人编写，经过几十年的发展和完善，该软件已成为国际上公认的、计算结果具有较高可靠性的量子化学软件，它包含从头算、半经验以及分子力学等多种方法，可适用于不同尺度的有限体系，除了部分稀土和放射性元素外，它可处理周期表中其它元素形成的各种化合物。
在本次试验中，我们用Gaussian计算维生素A中性和阳离子状态下的吉普斯自由能和溶剂化能。
功能:
分子构型的优化:基态、激发态、反应过度态
能量计算：基态和激发态能量、化学键的键能、电子亲和能和电离能、化学反应途径和势能面
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