次黄嘌呤和别嘌醇的太赫兹光谱弱相互作用研究

张琴　陈涛

摘 要 应用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术测量了次黄嘌呤（HPX）和别嘌醇（ALP）两种同分异构体在室温条件下0.1～2.0 THz范围的THz吸收光谱。同时，为进一步分析样品在THz波段的低频振动模式和弱相互作用类型，借助密度泛函理论（DFT）对两者结构进行几何优化，应用势能分布（PED）分析对分子基团的振动模式进行归属，并应用基于分子力场的能量分解分析（EDA-FF）方法对光谱色散特性进行定性分析。PED分析结果表明，HPX团簇的振动方式均为二面角扭转，ALP团簇则为键角弯曲和二面角扭转两种振动方式。EDA-FF数据和原子着色图表明，两者弱相互作用类型都是以静电相互作用为主、色散力为辅，ALP体系内氢键成键数目为HPX体系的两倍，并且色散作用都集中体现在与氢键直接作用的供体与受体原子上。研究结果表明，DFT与PED、EDA-FF分析方法相结合为结构相似的生物分子和分子间非键相互作用的深入研究提供了有价值的参考。

关键词 次黄嘌呤; 别嘌醇; 太赫兹时域光谱; 弱相互作用; 基于分子力场的能量分解分析

1 引 言

次黄嘌呤（Hypoxanthine， HPX， C5H4N4O）是肌苷的底物，同时也是核酸代谢的重要产物和重要的药物及药物中间体。别嘌醇（Apllopurinol， ALP， C5H4N4O）是HPX的同分异构体，自1966年ALP用于临床治疗以来，ALP一直是治疗各类痛风的首选药品，随后又发现了其新的应用领域。例如，某些肿瘤如淋巴瘤会导致高尿酸血症，因此ALP可用于治疗肿瘤溶解综合征[1，2]， 并且其对预防由抗癌药引起的口腔炎和肌肉炎有益[3，4]; 初步结果表明，ALP也可以辅助治疗阿尔茨海默氏病[5]、躁郁症[6]和精神分裂症[7]。……