设计，甘氨酸三聚体主链有十个原子，九个成键，两个肽键（重叠区域）。基于我们的经验，对每一个肽键，采用了三个不同的扭转二面角（分别为-60°， 60°， 180°）来搜索其势能面的最稳定结构。因此，产生了3x3=9个构象。从图1中也可以看出，由于结构链的扭转，原子之间会存在弱相互作用，因此我们采用了B3LYP-D3校正的泛函形式[5]，这种泛函较可靠、并精确预测计算的电子能。
采用可靠的B3LYP-D3泛函，并结合6-31++G**全电子基组对甘氨酸三聚体进行了结构全优化，优化结构见图1。研究结果发现：主链上C-C平均键长为1.528？魡，靠近左侧羧基的C-C键长较短，而靠近胺基部分的C-C键长则较长，N-C键也有类似的特征。在侧链上的C=O键长分别为1.211、1.227和1.227？魡。同时，两个胺基的二面角分别为176.4°和174.9°，近似于平面。此外，我们也通过比较发现，甘氨酸单体主链上O-C-C-N的二面角为-161.4°，说明在氨基酸大分子中，甘氨酸存在形式明显不同于单体的结构特征，也为以后生物大分子的实验研究提供理论参考。
2.2 相对稳定性
为了探究甘氨酸三聚体的电子特性，即从化学活性上探究化合物的稳定性，我们对甘氨酸单体、二聚体以及三聚体的HOMO和LUMO做了分析研究，并计算了它们的HOMO-LUMO能隙（H-L）。研究结果发现：三聚体的能隙为6.12 eV，其比二聚体和单体的能隙少约0.16和0.20 eV，表明甘氨酸三聚体的化学稳定性较弱，致使HOMO电子容易跃迁到LUMO轨道上。
3 结论
本文采用量子化学计算对甘氨酸三聚体的构象进行全局搜索，并讨论了它们的相对稳定性。结果发现：与甘氨酸单体相比较，三聚体主链及侧链上的键长都发生了变化，尤其是甘氨酸重叠的肽键部位。同时，通过能隙计算，我们也看到随着甘氨酸聚合度增多，则能隙变小，表明其稳定性更弱。这些研究结果将对理解氨基酸生物分子的生命活动提供一定的理论参考。
【参考文献】
[1]Docampo， Z. R.； Pascu， S. I.； Kubik， S.； Otto， S. Noncovalent Interactions within a Synthetic Receptor Can Reinforce Guest Binding [J]. J. Am. Chem. Soc. 2006， 128， 11206-11210.
[2]Profant V.； Baumruk V.； Li X.； et al. Tracking of the Polyproline Folding by Density Functional Computations and Raman Optical Activity Spectra [J]. J. Phys. Chem. B 2011， 115， 15079-15089.
[3]Sandvoss， L.M.；Carlson， H. A. Conformational Behavior of β-Proline Oligomers [J]. J. Am.Chem. Soc. 2003， 125， 15855-15862.
[4]Becke A D. Density-functional thermochemistry. iii. The role of exact exchange [J]. J. Chem. Phys. 1993， 98（7）： 5648-6.
[5]Grimme S， Antony J， Ehrlich S， et al. A consistent and accurate ab initio parametrization of density functional dispersion correction（DFT-D） for the 94 elements H-Pu [J]， J. Chem. Phys. 2010， 132（15）： 154104-12.
[6]Frisch M. J.， Trucks G. W.， Schlegel H. B.， et al. Gaussian， Inc.， Wallingford CT， 2009[Z].
[责任编辑：蒋继刚]