本课题应用Gaussian03软件,采用密度泛函(DFT/B3LYP)理论,对四组质子化氨基酸二聚物的中性和两性结构和不同数目的水分子以氢键形式结合形成的复合物在6-311++G**//6-31+G*基组水平上进行优化,这四组复合物分别是1.质子化的甘氨酸和甘氨酸二聚物分子(GGH-cs, GGH-zw),2.质子化的脯氨酸与脯氨酸二聚物分子(PPH-cs, PPH-zw),3.甘氨酸与质子化的脯氨酸二聚物分子(GPH-cs,GPH-zw),4.脯氨酸与质子化甘氨酸二聚物分子(PGH-cs,PGH-zw),其中cs和zw分别表示中性和两性复合物。根据水分子不同的结合位置,可以得到不同的复合物。通过比较这些复合物的结构参数,相对稳定性,中性结构向两性结构发生分子内质子转移需要的活化能等方面进行了详细研究,发现水分子对甘氨酸-脯氨酸二聚物分子的结构和性质有很明显的调节效应。对于质子化甘氨酸二聚物分子(GGH),共有六个位置可以结合水分子,分别是H1~H6。水分子只结合在H1,H3,H4(右侧甘氨酸)上时,其稳定性顺序和没有结合水分子时是一致,都是cs构型要比zw构型的复合物稳定。当水分子只结合在H2,H5,H6(左侧甘氨酸)上时,zw构型的复合物则要变的更稳定。结合水分子后复合物的结构参数也具有一定的规律性。水分子结合到H5和H6位置时,GGH-cs构型转化为GGH-zw构型需要的活化能最小。1~3分子水结合在H5或H6位置时,所需要的活化能分别是8.0 kJ/mol,5.7 kJ/mol,0.4 kJ/mol。质子化甘氨酸二聚物结合四分子水时,这四个水分子都结合在H5和H6位置,H2质子自发的转移到氮原子上形成zw构型复合物,cs构型向zw构型转化不需要活化能。当水分子结合到右侧甘氨酸时,分子内质子转移过程则很难进行。这说明水分子通过结合位置的不同以及数目的不同可以对甘氨酸二聚物的结构,分子内质子转移的方向,相对稳定性起到很重要的调节作用。质子化脯氨酸二聚物结合水分子时一共有四个结合位置,分别是H1~H4。根据水分子结合位置的不同,其结构、相对稳定性、以及中性结构向两性结构转化的活化能都会受到一定的影响。与甘氨酸二聚物不同,所有的脯氨酸复合物都是zw构型要比cs构型的复合物稳定。当水分子结合到H4位置时,PPH-cs构型转化为PPH-zw构型需要的活化能最小。当两个水分子同时结合到H4位置时,H2质子转移所需要的活化能仅仅只有0.8 kJ/mol,当三个水分子结合在中性复合物的H4位置上时,H2质子自发的发生了质子转移。水分子同样可以对脯氨酸二聚物的结构,分子内质子转移的方向,相对稳定性起到很重要的调节作用。质子化甘氨酸脯氨酸二聚物与质子化脯氨酸甘氨酸二聚物结合水分子时一共有5个结合位置,分别是H1~H5。二聚物GPH-zw构型比GPH-cs构型稳定,中性二聚物PGH-cs的稳定性要比PGH-zw能量高。PGH-cs→PGH-zw过程的活化能是6.0 kJ/mol。甘氨酸与脯氨酸之间的位置不同,其二聚物的相对稳定性及活化能会发生很大的变化。质子化甘氨酸脯氨酸二聚物由中性复合物自发的转化为两性结构至少在H4,H5位置结合5个水分子,而对于脯氨酸甘氨酸二聚物只需要在H5位置结合3个水分子,这说明氨基酸分子的不同对整个二聚物的质子转移过程也有很强的影响作用。