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基于量子化学计算分析人参活性成分的药理作用与机制
摘要:本文使用Gaussian 16和GaussView 6.1软件对人参活性成分中主要化学成分RG2的结构及性质进行了深入分析。我们发现,RG2分子主要由C、H、O三种元素构成。C、H、O三种元素主要存在于-OH,-C-O-C-,C=C,-CH3和碳环中。RG2的分子静电势图中红色区域集中于氧原子周围,蓝色区域集中C-H的H原子周围。根据原子上的颜色变化,从红色-0.791到蓝色0.791,电荷由负变正, 可以清晰观测人参活性成分中RG2的电荷分布图。
关键词:人参活性成分;量子化学计算;药理作用
1引言
人参是东北地区道地药材,入药部位为五加科植物人参干燥的根茎。《神农本草经》记载:“人参,味甘微寒。主补五 脏、安精神、定魂魄、止惊悸、除邪气、明目、开心、益智,久服 轻身健体。”人参属于传统名贵中药,久服不伤,具有延年不老、大补元气之功,在临床应用被广泛关注。《本草纲目》记载:“人参能治男女一切虚症,自汗眩晕、头痛反胃、阂症、滑泻久痢、小便频数、淋沥劳倦、内伤中风、中暑痹瘘、吐血、嗽血、下血、血淋、血崩、胎前产后诸病。”其提出补虚、大补元气是人参主要功效,主要用于五脏气虚证,主治体虚肢冷、惊悸失眠、心力衰竭等。人参同时还具有调荣养卫、复脉固脱、安神益智等作用。中医临床采用人参配伍用药以利水渗湿、补血、补气、温里为主,人参在方剂中通过补虚、补气增强不同药物配伍的方剂药效作用,在虚证治疗中具有较好的临床疗效。人参与茯苓、山药等配伍在抗衰增寿、补益五脏真气方面发挥着重要作用,并对五脏虚损疾病具有良好的疗效。根据国内外已有研究显示人参具有广泛的生物活性及复杂的化学成分,其有效活性成分主要有人参皂苷、多糖、有机酸、黄酮等,具有抗氧化、提高免疫力及抗疲劳等多种药理作用,且被临床广泛应用于抗肿瘤、神经 系统和免疫调节等方面,具有良好的改善或调节作用。
人参是一种药用价值很高的中药材,在我国的传统中医诊疗应用方面源远流长,最早作为上品药材被记录在《神农本草经》,可以“轻身益气,延年不老”。在近些年来,传统中医诊疗越来越受到关注和重视,因为它在许多疾病中具有独特的优势和疗效。所以我们应该加强中医的宣传和推广。人参具有大补元气,补脾益肺,生津,安神益智的功效。人参皂苷,多糖,有机酸,黄酮类等为主要化学成分,对中枢神经系统,心血管系统等疾病治疗作用明显,具有增强免疫力,延缓衰老,改善睡眠等药理作用。因此,围绕人参的活性成分展开深入、系统的研究工作具有重要的现实意义和应用基础。
量子化学计算方法可以分为分子轨道法和价键法,量子化学计算的基础就是解电子运动的薛定谔方程,通过对原子核分子的核外电子运动的了解,进一步了解分子的结构、电荷分布,原子间结合能,结构与性质的关系。我们使用GAUSSIAN16和ADF等量子化学计算软件将量子化学复杂计算过程程序化。
人参活性成分中主要包括Rd、Rb1、RO、Rg2和Rb2等化学成分。量子化学研究对其有效成分的药理作用分析具有重要作用, 本文将采用量子化学方法,结合多种研究手段,对人参活性成分RG2的结构及性质开展深入、系统的分析,探索人参活性成分的药理作用与机制,挖掘其潜在价值,以期为人参在新药研发和临床应用上提供参考。
2计算方法
选取人参皂苷中有效化学成分RG2,使用Gaussian 16和Gauss View 6.1软件对它们的结构及性质进行了深入分析。首先使用Gaussian 16对人参皂苷活性成分中RG2的结构进行了优化,优化过程中同时计算了频率得到最稳定构型。在Gauss View 6.1 软件中完成结构图的绘制并对通过对fchk的文件的分析计算分子静电势和前线分子轨道。
3结果与讨论
3.1人参活性成分RG2的结构
图1给出人参活性成分RG2的结构图,由图可以看到RG2分子主要由C、H、O三种元素构成。C、H、O三种元素主要存在于-OH,-C-O-C-,C=C,-CH3和碳环中。
3.2人参活性成分RG2的分子静电势图
图2给出人参活性成分中RG2的分子静电势图。在静电电势图中,红色通常表示更多的负电荷,蓝色表示更多的正电荷。这种表示方法可以帮助我们了解分子表面电荷的分布。红色区域表示电子云密度较高,这意味着该区域容易发生亲电反应,而蓝色区域表示电子云密度较低,这意味着该区域容易发生亲核反应。RG2的红色区域集中于氧原子周围,蓝色区域集中C-H的H原子周围。分子表面分布有助于探究分子发生化学反应之间的位点和作用机制。
3.3人参活性成分RG2的电荷分布
图3给出人参活性成分中RG2的电荷分布图。不同原子呈现不同颜色,根据原子上的颜色变化,从红色-0.791到蓝色0.791,电荷由负变正, 可以清晰观测人参活性成分中RG2的电荷分布图。
4结论
本文使用Gaussian 16和GaussView 6.1软件对人参活性成分中主要化学成分RG2的结构及性质进行了深入分析。我们发现,RG2分子主要由C、H、O三种元素构成。C、H、O三种元素主要存在于-OH,-C-O-C-,C=C,-CH3和碳环中。RG2的分子静电势图中红色区域集中于氧原子周围,蓝色区域集中C-H的H原子周围。根据原子上的颜色变化,从红色-0.791到蓝色0.791,电荷由负变正, 可以清晰观测人参活性成分中RG2的电荷分布图。这些发现不仅为深入理解人参的药理作用提供了分子层面的解释,也为其进一步的药效研究与开发奠定了基础。
参考文献
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基金项目:通化师范学院大学生创新创业训练计划资助项目(S202410202083)的阶段性成果。通化师范学院大学生创新创业训练计划资助项目(202310202033)的阶段性成果。通化师范学院大学生创新创业训练计划资助项目(S202410202059)的阶段性成果。2024年通化师范学院大学生科研项目的阶段性成果。吉林省教育厅科学研究项目“过渡金属硫化物基导电网络设计隔膜修饰剂助力高性能长寿命锂硫电池”(编号:JJKH20230587KJ)的阶段性成果。吉林省科学技术厅科技发展计划项目 “阻燃性多功能隔膜修饰剂的理论设计与高安全性锂硫电池的研究”(编号:20220101071JC)的阶段性成果。
通讯作者简介:郑艳萍(1983年6月 ),女,满族,辽宁本溪,博士研究生,通化师范学院,副教授,功能材料分子模拟。



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