网站地图 加入收藏 设为首页 原创论文网,覆盖经济,法律,医学,建筑,艺术等800余专业,提供60万篇论文资料免费参考

生物标志化合物立体异构重排的微观物理解释

作者:原创论文网 时间:2010-08-03 14:39 加入收藏

摘要:应用微观粒子波动和分子轨道理论,解释生物标志化合物在沉积体系中自身独有的“电子离域-外质子磁旋反应”的重排机理。首先阐明生物标志化合物立体异构重排的理论依据;然后分别探讨了萜、甾烷类立体异构重排和成熟度对应关系;极性、非极性生物标志化合物异构体重排和油气运移对应关系。

关键词:生物标志物;异构体;粒子;分子

1899年著名萜烯化学家G.Wagner和H.Meer-wein第一个观察和研究了正碳离子中氢原子、烷基或芳基基团的迁移,通常称为Wagner-Meerwein重排。1965年R.B.Woodward等提出,周环反应的立体化学反应形成的立体异构体是由选择规律控制的。他们应用分子轨道理论,特别是轨道的对称与同相轨道重叠才能成键的原理,圆满地解释了有机化合物异构体在热与光化学作用下,电环化、环化加成和σ迁移等反应的重排机理[1]。同年日本学者福田谦一创立前线轨道理论[2],认为分子的性质可以忽略较低的能级轨道,只考虑最高已占轨道,即前线轨道(HOMO)。这一理论可以简单、形象化地描述电环化反应和其他许多别的反应过程。为了表示这一过程,有人提出相关图,相关图是一张随反应显示起始原料的分子轨道如何转变为过渡态和最后形成产物的分子轨道[3]。追其根源这些理论都是在共振(resonance)论的基础上发展起来的,共振论是鲍林(L.Pauling)于1931年在经典(路易斯)结构式的基础上提出来的,其要点是:当一化合物分子可以用两个或两个以上经典结构式(即电子式)表示时,这些电子式只有电子排列的不同,没有原子位置及未成对电子数的改变(即电子离域),这时就有共振。

共振在此处的含义系指化合物的结构是这些共振式的叠加,每个共振式并不代表化合物的真实结构。所以,B.Miller指出,如果不引入共振论,任何反应机理的讨论都是不完全的[4]。这一系列的理论成果对有机化学反应机理和生物在生长过程中所形成的有机化合物异构化和重排机理的解释起到了难以估量的科学价值。然而,对地质体中的生物标志化合物在没有光化学作用的前提下立体异构的重排机制却很难作出令人信服的解释,尤其是当烃源岩埋深、油气运移距离和方向以及成藏环境变化时,生物标志化合物发生有规律的立体异构重排。为此,必须深入研究源于量子力学的价键理论的共振理论,这一理论是在综合了几种可能电子结构波函数基础上而构建的,是对分子进行的近似量子力学波函数的数学方法[5]。笔者认为,应该从微观粒子的波动理论中去寻找答案。于是笔者把快质子束[7]的运动磁场和共振论的电子离域结合起来,从而发现生物标志化合物立体异构重排实际上是符合微观粒子波动理论和分子轨道理论的,沉积体系中的生物标志化合物经历了埋深、压实、成岩和油气运移等过程,在根本没有光化学作用的前提下,形成自身独有的“电子离域-外质子磁旋反应”的立体异构重排。

1生物标志化合物立体异构重排的理论依据生物标志化合物的演化过程,大体上需经过3个阶段:①未熟烃源岩中的质子与生物体中的萜、甾类含杂原子化合物异构体之间产生“有机质负熵反应”[6],形成几乎完全保持原始分子结构的萜烷类和甾烷类化合物;②随着烃源岩不断埋藏的增压增温及粘土矿物层间和晶格间活性水分子中快质子束的增加[7],“电子离域-外质子磁旋反应”引发立体异构重排;③随着油气的形成和正碳离子分子的增加,在油气运移过程中正碳离子分子的迁移基团也会引发立体异构重排。1.1外质子磁旋引发立体异构重排外质子磁旋反应,实质上是成键电子离域—迁移基团转移—再成键的过程。新疆石油地质2007年(1)成键电子离域成键电子离域的首要条件是在反应中心有电子接受体正碳离子存在,由于正碳离子有一个空的p轨道,可以引发迁移基团的σ键的成键电子对背向离域,使σ键断裂。根据量子力学价键理论,对有机化合物的烷烃碳原子而言,分子轨道波函数ψ+由两个碳原子轨道#c与$c′同相位叠加(图1a两条蓝线),核间电子云加浓,使能量降低,形成稳定的束缚体系,称为成键轨道;这两个碳原子sp3杂化轨道电子云重叠,即表明电子云叠加的碳-碳σ键形成(图1b青绿色蓝边的哑铃相连)。


上一篇:对体外循环中心肌细胞膜蛋白生物物理特性的影响
下一篇:生物柴油物理特性参数的估算与误差分析
重要提示:转载本站信息须注明来源:原创论文网,具体权责及声明请参阅网站声明。
阅读提示:请自行判断信息的真实性及观点的正误,本站概不负责。
别人都分享了,你还在等什么?赶快分享吧!
更多
生物标志化合物立体异构重排的微观物理解释相关文章
快速导航: