水液相下α-丙氨酸Se（Ⅳ）配合物手性翻轉(zhuǎn)的密度泛函理論研究*

喬朝陽，劉芳，張雪嬌，徐亞華，王旭，楊清薈，楊曉翠，王佐成

1.白城師范學(xué)院計算機科學(xué)學(xué)院，吉林白城 137000

2.白城師范學(xué)院物理學(xué)院，吉林白城 137000

3.白城市中心醫(yī)院心血管內(nèi)科，吉林白城 137000

硒（Se）是一種準(zhǔn)金屬，是生命體必需的微量元素，在生命體內(nèi)主要是正四價態(tài)，有抗細(xì)胞氧化、抗機體衰老、抗病毒、預(yù)防心腦血管疾病等作用［1］。硒缺乏會對生命體的多種重要器官功能產(chǎn)生不利影響，從而導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎、心肌病、克山病和大骨節(jié)等疾病的發(fā)生［2］。當(dāng)生命體內(nèi)硒缺乏時，日常膳食的補充無濟于事，需利用藥物補充［3］。傳統(tǒng)的補硒方法是用無機硒亞硒酸鈉等，其進入生命體后硒較快地解離出來，可能導(dǎo)致體內(nèi)硒超標(biāo)，有潛在硒中毒的危險。研究表明，有機硒氨基酸硒中的硒不易解離，安全性好于無機硒［4］。

α-丙氨酸是生命體中重要的手性氨基酸，是生命體內(nèi)的重要配體。在生命體中其左旋體（L-α-Ala）是優(yōu)構(gòu)體，具有生物活性［5］。L-α-Ala 為配體的配合物可以在補充生命體所需微量元素的同時補充氨基酸，提高了生物吸收率［6］，L-丙氨酸硒配合物可能是同時補充L-丙氨酸和硒的很好的選擇。

α-丙氨酸的手性特征使其金屬配合物具有手性。然而，手性藥的藥理作用是藥物分子通過與體內(nèi)大分子間嚴(yán)格地手性識別和匹配實現(xiàn)的；不同手性的藥物分子在代謝過程、毒性及活性等方面存在較大的差異，通常是一個有效，另一個則有負(fù)作用［7-8］。例如，“沙利度胺”右旋體可以止吐和鎮(zhèn)靜，而左旋體則會致畸，其右旋體的消旋導(dǎo)致了“沙利度胺”事件［9-10］發(fā)生。優(yōu)構(gòu)體能否向劣構(gòu)體轉(zhuǎn)化以及轉(zhuǎn)化速率會嚴(yán)重影響其療效，手性分子對映體翻轉(zhuǎn)異構(gòu)機理的研究對指導(dǎo)臨床上的使用，以及指導(dǎo)實驗上實現(xiàn)劣構(gòu)體向優(yōu)構(gòu)體的轉(zhuǎn)變均有重要意義?；诖?，人們對α-Ala 金屬配合物的對映體異構(gòu)進行了較系統(tǒng)的研究，以往的研究［11］表明，水液相下α-Ala 與K+、Ca2+和Na+等主族金屬以及Fe2+、Zn2+和Cu2+等過渡金屬配合物只能微量或痕量地消旋，這些配合物可以安全地給生命體同補α-Ala和相應(yīng)的金屬元素。

目前，α-Ala·Se（Ⅳ）在水液相下手性翻轉(zhuǎn)的理論研究鮮見報道?；谝酝难芯拷?jīng)驗［12-13］，本文研究了水液相下α-Ala·Se（Ⅳ）的手性翻轉(zhuǎn)機理，期望從手性分子旋光異構(gòu)的角度說明臨床使用α-Ala·Se（Ⅳ）補充丙氨酸和硒是否具有安全性，同時為研究α-Ala 與其他準(zhǔn)金屬配合物的手性翻轉(zhuǎn)提供借鑒經(jīng)驗。

1 計算方法

采用密度泛函理論中對過渡金屬有較好表現(xiàn)的M06［14］方法，結(jié)合自洽反應(yīng)場理論的SMD［15］方法，在6-311+G（d，p）基組水平全優(yōu)化反應(yīng)歷程的三重態(tài)勢能面上的駐點構(gòu)象（計算表明本研究體系在三重態(tài)最穩(wěn)定），吉布斯自由能熱校正在101.325 kPa 壓強和298.15 K 溫度下進行。通過對過渡態(tài)［16］虛頻振動模式的分析及進行內(nèi)稟反應(yīng)坐標(biāo)（IRC）計算［17］，確認(rèn)過渡態(tài)與期望的穩(wěn)定點相連接。為獲得精確的勢能面，采用密度泛函理論的高精度計算過渡金屬體系的MN15［18］方法結(jié)合SMD模型，在6-311++G（2df，2pd）基組水平下計算單點能。自由能熱校正與單點能之和作為總自由能，每段勢能曲線的零勢點為該曲線上各個駐點物種的相對勢能零點。采用NBO 5.0 程序［19］中的自然鍵軌道（NBO）理論計算物種的NPA 電荷，采用AIM 2000 程 序［20］中 的 分 子 中 的 原 子 理 論（AIM）分別計算成鍵臨界點（BCP）、成環(huán)臨界點（RCP）的電荷密度ρBCP、ρRCP，以及電荷密度的拉普拉斯值（?2ρ），分析關(guān)鍵物種的成鍵特征。S-α-Ala與Se（Ⅳ）配位的配合物記作S-α-Ala·Se（Ⅳ），其在a和b 通道異構(gòu)共用的過渡態(tài)記作T1a（b），中間體記作I1a（b），其在a 通道翻轉(zhuǎn)異構(gòu)的產(chǎn)物，記作R-α-Ala·Se（Ⅳ）a；一個H2O 與S-α-Ala·Se（Ⅳ）的Se（Ⅳ）配位，記作S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O，2 個水分子簇（2 聚水）與S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O 氫鍵作用，記作S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2；2 聚水在S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O 的上部、前部和后部，分別記作S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2u、S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2f 和S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2r，其他體系表示法相似。文中計算工作采用Gaussian16程序［21］。

2 結(jié)果與討論

計算表明水液相下的α-Ala·Se（Ⅳ）是Se（Ⅳ）與兩性α-Ala 的去質(zhì)子化羧基O 雙齒螯合配合物的構(gòu)象最穩(wěn)定，優(yōu)化的水液相下的α-Ala·Se（Ⅳ）配合物的手性對映體見圖1。

圖1 α-Ala·Se（Ⅳ）手性對映體的幾何構(gòu)型Fig.1 Geometric conformation of α-Ala·Se(Ⅳ)chiral enantiomers

本文將S-α-Ala·Se（Ⅳ）作為反應(yīng)物，研究其手性翻轉(zhuǎn)。水液相下S-α-Ala·Se（Ⅳ）的手性翻轉(zhuǎn)反應(yīng)是在水溶劑的強極性以及水分子（簇）的共同作用下進行的。以往的研究表明，水分子（簇）與金屬離子的配位對非氫遷移反應(yīng)能壘的影響不大［22］，只與底物氫鍵作用但沒參與反應(yīng)的水分子（簇）對反應(yīng)能壘影響也很?。?3］?；趩畏肿赢悩?gòu)反應(yīng)過程中氫遷移能壘高于或遠(yuǎn)高于非氫遷移過程的能壘，為使問題討論清晰簡潔，先討論在水溶劑的強極性作用下（隱性溶劑效應(yīng)）S-α-Ala·Se（Ⅳ）的手性翻轉(zhuǎn)，后討論其在水溶劑的極性及水分子（簇）的共同作用下（顯性溶劑效應(yīng)）手性翻轉(zhuǎn)過程中的質(zhì)子遷移過程。

2.1 隱性水溶劑效應(yīng)下S-α-Ala·Se（Ⅳ）的手性翻轉(zhuǎn)

隱性水溶劑效應(yīng)下S-α-Ala·Se（Ⅳ）手性翻轉(zhuǎn)的3 個通道a、b 和c 的反應(yīng)歷程見圖2，反應(yīng)的自由能勢能面見圖3。為節(jié)省篇幅，對重要的質(zhì)子遷移過程做詳細(xì)的討論，對非氫遷移過程只做一般討論。

圖2 隱性溶劑效應(yīng)下，S-α-Ala·Se（Ⅳ）手性翻轉(zhuǎn)反應(yīng)的歷程（鍵長單位：nm）Fig.2 Reaction process of S-α-Ala·Se(Ⅳ)chiral flip under the effect of recessive solvent(Bond length unit:nm)

2.1.1 a和b通道

1）a和b通道公用的基元反應(yīng)

第1 基元。S-α-Ala·Se（Ⅳ）經(jīng)氫遷移的過渡態(tài)T1a（b），H13 沿過渡態(tài)矢量的負(fù)向從α-碳1C 遷移到羰基O11，構(gòu)型異構(gòu)成中間體I1a（b）。NPA電荷計算表明，從S-α-Ala·Se（Ⅳ）經(jīng)T1a（b）到I1a（b），H13的電荷量從0.422 e 變?yōu)?.612 e，再變?yōu)?.661 e，此基元是質(zhì)子遷移過程。

從S-α-Ala·Se（Ⅳ）到T1a（b），C1—H13 鍵 從0.112 3 nm 拉伸至0.153 9 nm，ρBCP從0.255 1 a.u.減小到0.088 6 a.u.，?2ρ從-0.843 2 變?yōu)?0.039 9，共價鍵減弱；C1—H13—O11—C9 的ρRCP從0 a.u.增加到0.063 1 a.u.，?2ρ從0變?yōu)?.227 2，T1a（b）成環(huán)；O11—Se14 鍵從0.185 1 nm 拉伸至0.204 2 nm，配位鍵減弱；二面角N6—C1—C4—C9 從132.0°增加到164.1°，C9—C1 右視順時針旋轉(zhuǎn)98.3°，T1a（b）產(chǎn)生的能壘是140.3 kJ/mol。

140.3 kJ/mol比水液相下S-α-Ala 手性翻轉(zhuǎn)的此基元反應(yīng)能壘247.9 kJ/mol［24］顯著降低，說明Se（Ⅳ）的配位對此基元反應(yīng)起了極好的催化作用。主要原因有3 個：一是Se（Ⅳ）的配位使C1—H13鍵長從0.109 2 nm［24］拉伸至0.112 3 nm，C1—H13鍵被活化；二是Se（Ⅳ）的配位使S-α-Ala·Se（Ⅳ）到T1a（b）過程的C4—C1 和N6—C1 鍵長縮短，共價鍵增強，體系釋放能量；三是基元反應(yīng)的H13 質(zhì)子遷移方向與偶極矩矢量相反，體系的電場力對質(zhì)子遷移做正功。

從圖3 可以看出，I1a（b）在勢阱的底部，其穩(wěn)定性遠(yuǎn)好于S-α-Ala·Se（Ⅳ）。原因有2 個：一是與S-α-Ala·Se（Ⅳ）比較，I1a（b）的N6—C1—C4—C9—H12—H2 共面，C1—C9—O11—O10—Se14—H13共面，形成了2個超共軛大π鍵，而S-α-Ala·Se（Ⅳ）只是C9—O11—Se14—C10 形成了大π 鍵；二是與S-α-Ala·Se（Ⅳ）比較，對應(yīng)的骨架原子間距除了C1—C9 變化很小，其他均顯著地縮小，C4—C1鍵長從0.147 8 nm 縮小至0.138 1 nm，ρBCP從0.267 7 a.u.增加到0.318 5 a.u.，?2ρ從-0.681 7 變?yōu)?0.984 4，共價鍵增強；N6—C1 鍵長從0.147 4 nm 縮小至0.141 7 nm，ρBCP從0.257 3 a.u.增加到0.304 6 a.u.，?2ρ從-0.671 6 變?yōu)?1.028 1，共價鍵增強；C9—O11 鍵長從0.129 3 nm 縮小至0.124 3 nm，ρBCP從0.349 5 a.u.增加到0.379 1 a.u.，?2ρ從-0.514 1 變?yōu)?0.039 9，共價鍵增強；C9—O10 鍵長從0.129 1 nm 縮小至0.127 6 nm，ρBCP從0.350 5 a.u.增加到0.359 6 a.u.，?2ρ從-0.498 9變?yōu)?0.177 3，共價鍵增強；O10—Se14鍵長從0.185 3 nm縮小至0.179 7 nm，配位鍵增強。

圖3 隱性溶劑效應(yīng)下，S-α-Ala·Se（Ⅳ）手性翻轉(zhuǎn)反應(yīng)的自由能勢能面Fig.3 The free energy potential surface of S-α-Ala·Se(Ⅳ)chiral flip reaction under the effect of recessive solvent

第2 基元。I1a（b）經(jīng)過渡態(tài)T2a（b），C9—C1 右視逆時針旋轉(zhuǎn)50.9°，構(gòu)象異構(gòu)成I2a（b）。經(jīng)過此過程，H13 從紙面外進到紙面內(nèi)，為其在紙面內(nèi)向α-碳1C 遷移創(chuàng)造了空間條件。從I1a（b）到T2a（b）過程，C9—C1 右視逆時針旋轉(zhuǎn)39.3°，化學(xué)鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)所需能量很少，T2a（b）產(chǎn)生的能壘只有3.2 kJ/mol。

2）a通道專屬的反應(yīng)

第3 基元。此基元反應(yīng)與第一基元鏡像對稱，I2a（b）經(jīng)H 質(zhì)子遷移的過渡態(tài)T3a，H13 沿過渡態(tài)矢量的正方向從O11 遷移到α-碳1C，構(gòu)型異構(gòu)成產(chǎn)物R-α-Ala·Se（Ⅳ）a。結(jié)構(gòu)分析表明：至此，S-α-Ala·Se（Ⅳ）在a通道實現(xiàn)了手性對映體的翻轉(zhuǎn)。

從I2a（b）到T3a，O11—H13 鍵從0.098 8 nm 拉伸至0.147 5 nm，ρBCP從0.311 1 a.u.減小到0.082 7 a.u.，其?2ρ從-2.155 6 變?yōu)?.087 8，共價鍵斷裂，變?yōu)闅?鍵 作 用； C4—C1 鍵 從0.138 1 nm 拉 伸 至0.143 7 nm，ρBCP從0.318 6 a.u.減小到0.279 6 a.u.，?2ρ從-0.984 4 變?yōu)?0.736 7，共價鍵減弱；C9—O11 鍵 從0.124 3 nm 拉 伸 至0.128 5 nm，ρBCP從0.379 1 a.u.減小到0.359 4 a.u.，?2ρ從-0.073 9 變?yōu)?0.291 0，共價鍵減弱；C1—H13—O11—C9 的ρRCP從0 a.u.增加到0.063 1 a.u.，?2ρ從0變?yōu)?.227 2，T3a成環(huán)。一個共價鍵的斷裂、2 個共價鍵明顯地減弱，從I2a（b）到T3a過程體系的H8—N6—C1—C4—C9—H3 超共軛大π 鍵被破壞，再加上從I2a（b）到T3a過程的H13 質(zhì)子遷移方向與偶極矩矢量大致相同，質(zhì)子遷移還要克服體系的電場力做負(fù)功，使得從I2a（b）到T3a過程所需能量很多，導(dǎo)致T3a產(chǎn)生了381.3 kJ/mol的能壘。

381.3 kJ/mol比水液相下S-α-Ala 手性翻轉(zhuǎn)的此基元反應(yīng)能壘115.9 kJ/mol［24］顯著升高，說明Se（Ⅳ）的配位對此基元反應(yīng)起了顯著的負(fù)催化作用。主要原因是Se（Ⅳ）的配位使I2a（b）的穩(wěn)定性顯著增加以及O11—H13 鍵被嚴(yán)重鈍化，為節(jié)省篇幅，詳細(xì)的電子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)從略。

該能壘如此之高，遠(yuǎn)高于T1a（b）產(chǎn)生的能壘140.3 kJ/mol。主要原因是I2a（b）的O11—H13鍵紅外振動頻率（3 606.3 cm-1）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于S-α-Ala·Se（Ⅳ）的C1—H13 鍵紅外振動頻率（2 810.8 cm-1），I2a（b）的O11—H13 鍵嚴(yán)重鈍化，其被拉伸斷裂需要很多的能量。

3）b通道專屬的反應(yīng)

第3 基元。I2a（b）經(jīng)H 質(zhì)子（NPA 電荷計算表明，此時遷移的也是質(zhì)子）遷移的過渡態(tài)T3b，H8 質(zhì)子沿過渡態(tài)矢量的正方向在紙面里從N6 遷移到1C，構(gòu)型異構(gòu)成中間體R-I3b。至此，S-α-Ala·Se（Ⅳ）在b通道實現(xiàn)了手性翻轉(zhuǎn)。

從I2a（b）到T3b過程，N6—H8 鍵長從0.104 3 nm拉伸至0.144 3 nm，ρBCP從0.304 5 a.u.減小到0 a.u.，?2ρ從-1.680 9 變?yōu)?，共價鍵斷裂；N6—C1 鍵長從0.141 7 nm 拉伸至0.143 2 nm，ρBCP從0.304 6 a.u.減小到0.273 0 a.u.，?2ρ從-1.028 1 變?yōu)?0.706 1，共價鍵減弱；C4—C1鍵從0.138 1 nm拉伸至0.143 2 nm，ρBCP從0.318 6 a.u. 減小到0.248 8 a.u.，?2ρ從-0.984 4變?yōu)?0.589 9，共價鍵減弱。相似于a通道的第3 基元，此過程的一個共價鍵斷裂、2 個共價鍵變?nèi)跻约绑w系的N6—C1—C4—C9 大π 鍵被破壞，使得T3b產(chǎn)生了364.2 kJ/mol的能壘。

該能壘如此之高，遠(yuǎn)高于T1a（b）產(chǎn)生的能壘140.3 kJ/mol。主要原因是I2a（b）的N6—H8鍵紅外振動頻率（3 262.8 cm-1）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于S-α-Ala·Se（Ⅳ）的C1—H13 鍵紅外振動頻率（2 810.8 cm-1），I2a（b）的N6—H8 鍵嚴(yán)重鈍化，其被拉伸斷裂需要很多的能量。

第4 基元。R-I3b經(jīng)C9—C1 旋轉(zhuǎn)的過渡態(tài)R-T4mb或R-T4nb，C9—C1 右視逆（或順）時針旋轉(zhuǎn)61.9°（或74.1°），構(gòu)象異構(gòu)成R-I4b?；瘜W(xué)鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)所需能量很少，R-T4mb和R-T4nb產(chǎn)生的能壘分別是8.7和12.8 kJ/mol。

第5 基元。R-I4b經(jīng)H13 向N6 遷移的過渡態(tài)R-T5b，H13 沿過渡態(tài)矢量的正方向從羰基氧O11遷移到氨基氮N6（NPA 電荷計算表明，此過程遷移的是質(zhì)子），構(gòu)型異構(gòu)成產(chǎn)物R-α-Ala·Se（Ⅳ）b。結(jié)構(gòu)分析表明，至此，S-α-Ala·Se（Ⅳ）在b 通道實現(xiàn)了手性對映體的翻轉(zhuǎn)。

從R-I4b到R-T5b，O11—H13鍵長從0.101 3 nm拉伸至0.116 0 nm，ρBCP從0.273 2 a.u.減小到0.178 5 a.u.，?2ρ從-2.096 8 變?yōu)?0.660 2，共價鍵減弱；N6—C1 鍵長從0.141 4 nm 拉伸至0.146 9 nm，ρBCP從0.281 9 a.u. 減小到0.251 8 a.u.，?2ρ從-0.741 2變?yōu)?0.591 8，共價鍵減弱；C1—C9 鍵長從0.146 5 nm 拉伸至0.147 0 nm，ρBCP從0.271 8 a.u.減小到0.260 8 a.u.，?2ρ從-0.739 7 變?yōu)?0.681 5，共價鍵減弱；N6—C1 俯視順時針旋轉(zhuǎn)81.0°，C9—C1 右視逆時針旋轉(zhuǎn)6.5°；N6—C1—C9—O11—H13 的ρRCP從0 a.u.增加到0.039 3 a.u.，?2ρ從0 變?yōu)?.358 5，過渡態(tài)的N6—C1—C9—O11—H13 成環(huán)。雖然R-T5b成環(huán)，但3 個共價鍵的拉伸以及2個化學(xué)鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，再加上從R-I4b到R-T5b過程是H13質(zhì)子遷移方向與偶極矩矢量成銳角，質(zhì)子遷移還要抵抗體系的電場力做負(fù)功，需要很多能量，這使R-T5b產(chǎn)生了151.4 kJ/mol的能壘。

從R-I4b到R-T5b的O11—H13 鍵 長 的 拉 伸（0.014 7 nm），遠(yuǎn)低于從S-α-Ala·Se（Ⅳ）到T1a（b）的C1—H13 鍵的拉伸（0.041 6 nm），但R-T5b產(chǎn)生的能壘（151.4 kJ/mol）高于T1a（b）產(chǎn)生的能壘（140.3 kJ/mol），原因是R-I4b的O11—H13 鍵紅外振動頻率（3 204.2 cm-1）高于S-α-Ala·Se（Ⅳ）的C1—H13鍵紅外振動頻率許多（2 810.8 cm-1），R-I4b的O11—H13鍵比S-α-Ala·Se（Ⅳ）的C1—H13鍵嚴(yán)重鈍化。

2.1.2 c 通道 第1 基元。S-α-Ala·Se（Ⅳ）經(jīng)H12向O10 遷移的過渡態(tài)S-T1c，H12 沿過渡態(tài)矢量的負(fù)方向從N6 遷移到O10，構(gòu)型異構(gòu)成S-I1c。NPA電荷計算表明，從S-α-Ala·Se（Ⅳ）經(jīng)S-T1c到S-I1c，H12的電荷量從0.508 e變?yōu)?.636 e，再變?yōu)?.709 e，此基元反應(yīng)是質(zhì)子遷移過程。

從S-α-Ala·Se（Ⅳ）到S-T1c，N6—H12 鍵長從0.103 3 nm 拉伸至0.151 6 nm，ρBCP從0.316 9 a.u.減小到0.086 2 a.u.，?2ρ從-1.757 6變?yōu)?0.005 6，共價鍵幾乎斷裂；C1—C4 鍵長從0.147 8 nm 拉伸至0.151 3 nm，ρBCP從0.267 8 a.u.減小到0.236 0 a.u.，?2ρ從-0.681 7 變?yōu)?0.517 6，共價鍵顯著減弱；C9—C1 右視順時針旋轉(zhuǎn)10.3°，N6—C1 俯視逆時針旋轉(zhuǎn)40.9°；N6—C1—C9—O10—H12 的ρRCP從0 a.u.增加到0.039 3 a.u.，?2ρ從0變?yōu)?.358 5，過渡態(tài)的N6—C1—C9—O10—H12 成環(huán)。雖然S-T1c成環(huán)，但1 個共價鍵的大幅拉伸幾乎斷裂、1 個共價鍵的顯著減弱以及2 個化學(xué)鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使S-T1c產(chǎn)生了219.1 kJ/mol的能壘。

S-T1c產(chǎn)生的能壘如此之高，比水液相下S-α-Ala 手性翻轉(zhuǎn)的此基元反應(yīng)能壘20.6 kJ/mol［24］顯著升高，說明Se（Ⅳ）的配位對此基元反應(yīng)起了極其顯著的負(fù)催化作用。主要原因是Se（Ⅳ）的配位使N6—H12 鍵從0.108 3 nm［24］縮短至0.103 3 nm，紅外振動頻率從3 010.2 cm-1藍(lán)移到3 533.9 cm-1，N6—H12 鍵被嚴(yán)重鈍化，并且S-α-Ala·Se（Ⅳ）到S-T1c過程，N6—H12鍵幾乎斷裂。

S-T1c產(chǎn) 生 的 能 壘 遠(yuǎn) 高 于T1a（b）產(chǎn) 生 的 能 壘（140.3 kJ/mol）許多，原因有2 個：一是S-α-Ala·Se（Ⅳ）的N6—H12 鍵紅外振動頻率（3 433.9 cm-1）比其C1—H13 鍵紅外振動頻率大許多（2 810.8 cm-1），N6—H12 鍵比C1—H13 鍵嚴(yán)重鈍化；二是從S-α-Ala·Se（Ⅳ）到S-T1c過程N6—H12 鍵長的拉伸（0.048 3 nm）大于從S-α-Ala·Se（Ⅳ）到T1a（b）的C1—H13鍵的拉伸（0.041 6 nm）。

第2 基元。S-I1c經(jīng)氫遷移的過渡態(tài)T2c，H13沿過渡態(tài)矢量的負(fù)向從1C 遷移到N6，構(gòu)型異構(gòu)成中間體I2c。NPA 電荷計算表明，此過程是H13 質(zhì)子遷移過程。

從S-I1c到T2c，C1—H13 鍵從0.112 2 nm 拉伸至0.127 3 nm，ρBCP從0.253 8 a.u.減小到0.166 4 a.u.，?2ρ從-0.831 2 變?yōu)?0.875 0，共價鍵減弱；T2c產(chǎn)生的能壘是76.5 kJ/mol。該能壘比水液相下S-α-Ala手性翻轉(zhuǎn)的此基元反應(yīng)能壘121.6 kJ/mol［11］顯著降低，說明Se（Ⅳ）的配位對此基元反應(yīng)起了極好的催化作用。主要原因是Se（Ⅳ）的配位使C1—H13鍵長從0.109 8 nm［11］拉伸至0.112 2 nm，C1—H13鍵被活化。從勢能面圖可以看出，I2c的穩(wěn)定性好于S-α-Ala·Se（Ⅳ），原因是與S-α-Ala·Se（Ⅳ）相比較，I2c的N6—C1—C4—C9—O11—O10—Se14 共 面，形成了共軛大π鍵。

第3 基元。I2c經(jīng)氫遷移的過渡態(tài)T3c，H7 在紙面里沿過渡態(tài)矢量的正向從N6遷移到1C，構(gòu)型異構(gòu)成中間體R-I3c。此過程與第2基元對稱，遷移的H7也是氫質(zhì)子。

從I2c到T3c過程，N6—H7 鍵從0.103 8 nm 拉伸至0.144 1 nm，ρBCP從0.309 2 a.u.減小到0 a.u.，?2ρ從-1.721 5 變?yōu)?，共價鍵斷裂；C4—C1 鍵從0.143 8 nm 拉伸至0.148 5 nm，ρBCP從0.278 7 a.u.減小到0.250 3 a.u.，?2ρ從-0.735 2變?yōu)?0.596 2，共價鍵減弱；C1—C9鍵從0.140 1 nm拉伸至0.142 7 nm，ρBCP從0.307 3 a.u.減小到0.292 7 a.u.，?2ρ從-0.874 7變?yōu)?0.810 0，共價鍵減弱；N6—C1—C4—C9—O11—O10—Se14 共面程度減小，大π 鍵被削弱。此過程1 個共價鍵斷裂、2 共價鍵減弱再加上1 個大π 鍵被削弱，需要很多能量，使T3c產(chǎn)生了的227.6 kJ/mol能壘。這比水液相下S-α-Ala手性翻轉(zhuǎn)的此基元反應(yīng)能壘114.6 kJ/mol［24］顯著升高，說明Se（Ⅳ）的配位對此基元反應(yīng)起了顯著的負(fù)催化作用。主要原因是Se（Ⅳ）的配位使I2c的N6—H13 鍵的紅外振動頻率顯著藍(lán)移，共價鍵被嚴(yán)重鈍化。為節(jié)省篇幅，詳細(xì)的電子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)從略。

結(jié)構(gòu)分析表明，R-I3c同于R-I4b，其經(jīng)過與R-T5b相同的過渡態(tài)R-T4c，異構(gòu)得到與S-α-Ala·Se（Ⅳ）鏡像對稱的產(chǎn)物R-α-Ala·Se（Ⅳ）c，記作R-α-Ala·Se（Ⅳ）c（b），此基元的能壘是151.4 kJ/mol。討論見b通道第5基元，這里從略。

縱觀圖2～3 可以看出，T2a（b）和I2c分別是a 和c通道的對稱點，S-α-Ala·Se（Ⅳ）在這兩個通道的異構(gòu)展現(xiàn)了手性對映體翻轉(zhuǎn)異構(gòu)的內(nèi)在與外在的對稱美。

從圖3可以看出，隱性水溶劑效應(yīng)下反應(yīng)通道c 最具優(yōu)勢，第1 決速步驟的吉布斯自由能壘是227.6 kJ/mol，來自于第3 個過渡態(tài)T3c；第2 決速步驟的吉布斯自由能壘是219.1 kJ/mol，來自于第1個過渡態(tài)S-T1c。

2.2 顯性水溶劑效應(yīng)下S-α-Ala·Se（Ⅳ）手性翻轉(zhuǎn)的主要歷程

水液相下的水分子多數(shù)是以水簇的形式存在，少數(shù)以單分子存在。以往的研究表明，水簇或單個水分子與金屬離子配位對反應(yīng)能壘的影響很?。?5］；2 聚水和3聚水做質(zhì)子轉(zhuǎn)移媒介時質(zhì)子轉(zhuǎn)移的能壘一般相差很?。?6］。因此，本工作只考察單個H2O分子與S-α-Ala·Se（Ⅳ）的Se配位，對質(zhì)子遷移反應(yīng)主要考察2聚水做質(zhì)子轉(zhuǎn)移媒介的情況。對于配位水個數(shù)的選取，水分子與氨基酸金屬配合物中金屬的作用是動態(tài)配位鍵，2 個、3 個和4 個水分子等與金屬配位的配合物分布并不占優(yōu)勢，而是1 個水分子與金屬配位的配合物分布最高［12-13］。對本體系的計算表明，只是1 個H2O 與Se（Ⅳ）配位的體系最穩(wěn)定，分布最高，再考慮到只與底物氫鍵作用但沒參與反應(yīng)的水分子（簇）對反應(yīng)能壘影響也很小［23］，本節(jié)只考察1 個H2O 與Se（Ⅳ）配位的配合物在2 聚水作用下的氫遷移反應(yīng)。

2.2.1 a 和b 通道 2 聚水做氫遷移媒介，水液相下S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O在a和b通道手性翻轉(zhuǎn)過程的氫遷移反應(yīng)歷程見圖4，反應(yīng)的勢能面見圖5。

圖4 顯性溶劑效應(yīng)下，S-α-Ala·Se（Ⅳ）在a和b通道手性翻轉(zhuǎn)反應(yīng)的主要歷程（鍵長單位：nm）Fig.4 The main reaction process of S-α-Ala·Se(Ⅳ)chiral flip in channel a and b under the effect of dominant solvent(Bond length unit:nm)

圖5 顯性溶劑效應(yīng)下，S-α-Ala·Se（Ⅳ）在a和b通道手性翻轉(zhuǎn)反應(yīng)的自由能勢能面Fig.5 The free energy potential surface of S-α-Ala·Se(Ⅳ)chiral flip reaction in channel a and b under the effect of dominant solvent

1）a和b通道公用的第1基元反應(yīng)

2 聚水與S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O 的H13 和O11氫鍵作用形成絡(luò)合物S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2fa（b）m，經(jīng)3質(zhì)子（NPA電荷計算表明，此過程是H質(zhì)子遷移）協(xié)同遷移的過渡態(tài)T1←H2O·（H2O）2fa（b），實現(xiàn)了質(zhì)子從C1 向O11 的凈遷移，異構(gòu)成中間體I1←H2O·（H2O）2fa（b）。IRC 計算表明，T1←H2O·（H2O）2fa（b）靠近反應(yīng)物，是前期過渡態(tài)，此基元反應(yīng)是3質(zhì)子協(xié)同非同步遷移。

從S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2fa（b）到T1←H2O·（H2O）2fa（b），C1—H13 鍵從0.118 9 nm 拉伸至0.122 5 nm，ρBCP從0.249 1 a.u.減小到0.168 6 a.u.，?2ρ始終為負(fù)值，共價鍵減弱；O18—H19 和O21—H23 分別從0.100 9 和0.099 0 nm 拉伸至0.132 6和0.099 8 nm，ρBCP從0.315 8 和0.348 9 a.u.減小到0.108 6 和0.320 1 a.u.，?2ρ始終為負(fù)值，共價鍵減弱；C1—H13—O18—H19—O21—H23—O11—C9的ρRCP從0.004 2 a.u.增加到0.005 1 a.u.，?2ρ為正值，八元環(huán)π 鍵作用增強，說明T1←H2O·（H2O）2fa（b）過渡態(tài)較穩(wěn)定；二面角N6—C1—C4—C9 從118.3°變?yōu)?39.2°，這些變化使T1←H2O·（H2O）2fa（b）產(chǎn)生了119.3 kJ/mol 的能壘。這與不考慮水分子（簇）作用 的T1a（b）產(chǎn) 生 的 能 壘140.3 kJ/mol 相 比 較 明 顯 降低，說明水分子（簇）起了較好的催化作用。主要原因有2 個：一是2 聚水與S-α-Ala·Se（Ⅳ）的氫鍵作用活化了C1—H13鍵，二是2聚水作用下的過渡態(tài)T1←H2O·（H2O）2fa（b）有較穩(wěn)定的八元環(huán)存在，其相對于S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2fa（b）變得穩(wěn)定。

對I1←H2O·（H2O）2fa（b）的關(guān)鍵點電荷密度分析表明，（H2O）2與I1←H2O 之間是氫鍵作用，C1—H13—O18—H19—O21—H23—O11—C9 存 在π 鍵作用，I1←H2O 的骨架原子之間存在較強的大π 鍵作用，從而導(dǎo)致I1←H2O·（H2O）2fa（b）很穩(wěn)定，處在勢能面的底部。

2）a通道專屬的第3基元反應(yīng)

2聚水與I2←H2O 的H13和C1氫鍵作用形成的中間體反應(yīng)物絡(luò)合物I2←H2O·（H2O）2ra，經(jīng)3 質(zhì)子（NPA 電荷計算表明，此基元的遷移是H 質(zhì)子）協(xié)同非同步遷移的過渡態(tài)T3←H2O·（H2O）2ra，實現(xiàn)了H質(zhì)子在紙面里從O11 向C1 的凈遷移，異構(gòu)成產(chǎn)物配合物R-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2ra。結(jié)構(gòu)分析表明，S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2fa（b）在a通道實現(xiàn)了手性對映體的翻轉(zhuǎn)，亦即S-α-Ala·Se（Ⅳ）實現(xiàn)了手性對映體翻轉(zhuǎn)異構(gòu)。IRC 計算表明，T3←H2O·（H2O）2ra靠近產(chǎn)物，是晚期過渡態(tài)。

從I2←H2O·（H2O）2ra到T3←H2O·（H2O）2ra過程，O11—H13 從0.100 1 nm 拉 伸 斷 裂，ρBCP從0.331 0 a.u.減小到0.002 1 a.u.，?2ρ從負(fù)值變正值，O11—H13 間的共價鍵斷裂變?yōu)闅滏I作用；O21—H19 從0.099 9 nm 拉 伸 至0.102 3 nm，ρBCP從0.340 8 a.u.減小到0.200 9 a.u.，?2ρ始終為負(fù)，共價鍵減弱；O18—H19 從0.098 9 nm 拉伸至0.128 7 nm，ρBCP從0.352 8 a.u.減小到0.190 7 a.u.，?2ρ始終為負(fù)，共價鍵減弱；C1—H19—O18—H22—O21—H13—O11—C9 的ρRCP從0.002 8 a.u.增加到0.003 9 a.u.，?2ρ為正值，八元環(huán)π 鍵作用有所增強，T3←H2O·（H2O）2ra過渡態(tài)成環(huán)；結(jié)構(gòu)分析表明，此過程I2←H2O 骨架原子的大π 鍵作用被破壞。3 個化學(xué)鍵的拉伸和斷裂以及骨架原子的大π鍵作用被破壞需要很多的能量，T3←H2O·（H2O）2ra產(chǎn)生了250.0 kJ/mol 的內(nèi)稟能壘。該能壘遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于T3a產(chǎn)生的能壘381.3 kJ/mol，說明2 聚水對此基元反應(yīng)有很好的催化作用。原因與本節(jié)的第1 基元相似，2 聚水的氫鍵作用活化了O11—H13 鍵以及過渡態(tài)成環(huán)，這使反應(yīng)能壘被降低。

3）b通道專屬的第3基元反應(yīng)

2 聚水與I2←H2O 的H7 和C1 氫鍵作用形成的中間體反應(yīng)物絡(luò)合物I2←H2O·（H2O）2rb，經(jīng)過渡態(tài)T3←H2O·（H2O）2rb，實現(xiàn)了H 質(zhì)子（NPA 電荷計算表明，遷移的是H質(zhì)子）在紙面里從N6向C1的凈遷移，異構(gòu)成R-型中間體R-I3←H2O·（H2O）2rb，S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2fa（b）在b通道實現(xiàn)手性翻轉(zhuǎn)。

從I2←H2O·（H2O）2rb到T3←H2O·（H2O）2rb，N6—H7、 O21—H22 和O18—H20 從0.104 1、0.100 1 和0.098 9 nm 分別拉伸至0.200 6、0.169 5和0.120 1 nm，ρBCP計算表明，共價鍵N6—H7 和O21—H22拉伸斷裂；O18—H20的ρBCP從0.349 5 a.u.減小到0.150 0 a.u.，?2ρ始終為負(fù)，共價鍵變?nèi)?；N6—C1—H20—O18—H22—O21—H7 的ρRCP從0.002 8 a.u.增加到0.004 9 a.u.，?2ρ始終為正值，七元環(huán)的π 鍵作用有所增強，過渡態(tài)T3←H2O·（H2O）2rb成7 元環(huán)；結(jié)構(gòu)分析表明，此過程I2←H2O 骨架原子的大π 鍵作用被破壞。2 個化學(xué)鍵的斷裂、1 個化學(xué)鍵的拉伸以及骨架原子的大π 鍵作用被破壞需要很多的能量，這些變化使T3←H2O·（H2O）2rb產(chǎn)生了225.5 kJ/mol 的能壘。該能壘遠(yuǎn)低于T3b產(chǎn)生的能壘364.2 kJ/mol，說明2 聚水對此基元反應(yīng)有很好的催化作用。原因與本節(jié)的第1基元相似，2 聚水的氫鍵作用活化了N6—H7 鍵以及過渡態(tài)成環(huán)，從而降低了反應(yīng)能壘。

2.2.2 c 通道 2 聚水做氫遷移媒介，水液相下S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O 在c 通道手性翻轉(zhuǎn)過程的氫遷移反應(yīng)歷程見圖6，反應(yīng)的勢能面見圖7，下面分別給予討論。

圖6 顯性溶劑效應(yīng)下，S-α-Ala·Se（Ⅳ）在c通道手性翻轉(zhuǎn)反應(yīng)的主要歷程（鍵長單位：nm）Fig.6 The main reaction process of S-α-Ala·Se(Ⅳ)chiral flip in channel c under the effect of dominant solvent(Bond length unit:nm)

圖7 顯性溶劑效應(yīng)下，S-α-Ala·Se（Ⅳ）在c通道手性翻轉(zhuǎn)反應(yīng)的自由能勢能面Fig.7 The free energy potential surface of S-α-Ala·Se(Ⅳ)chiral flip reaction in channel c under the effect of dominant solvent

第1 基元。2 聚水與S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O 的H12 和O10 氫鍵作用形成的反應(yīng)物絡(luò)合物S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2uc，經(jīng)3 質(zhì)子協(xié)同非同步遷移的過渡態(tài)S-T1←H2O·（H2O）2uc（NPA 電荷計算表明此過程遷移的是H 質(zhì)子），異構(gòu)成中間體產(chǎn)物S-I1←H2O·（H2O）2uc，實現(xiàn)了質(zhì)子從氨基N向羰基O的凈遷移。從S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2uc到S-T1←H2O·（H2O）2uc，N6—H12 鍵從0.104 9 nm 拉伸至0.120 7 nm，ρBCP從0.308 5 a.u.（?2ρ＜0）減 小 到0.180 3（?2ρ＜0），共價鍵作用減弱；O18—H20 鍵從0.098 7 nm 拉伸至0.163 2 nm，ρBCP從0.351 9 a.u.（?2ρ＜0））減小到0.105 2 a.u.（?2ρ＞0），共價鍵斷裂為氫鍵作用；O21—H23 鍵從0.099 0 nm 拉伸至0.175 2 nm，ρBCP從0.347 9 a.u.（?2ρ＜0））減 小 到0.103 9 a.u.（?2ρ＞0），共價鍵斷裂為氫鍵作用；C1—N6—H12—O18—H20—O21—H23—O10—C9 的ρRCP從0.002 5 a.u.增加到0.009 9 a.u.（?2ρ＞0），過渡態(tài)S-T1←H2O·（H2O）2uc成環(huán)。兩個共價鍵的斷裂和一個共價鍵的拉伸需要一定的能量，S-T1←H2O·（H2O）2uc產(chǎn)生的內(nèi)稟能壘是155.6 kJ/mol。該能壘與S-T1c產(chǎn)生的能壘219.1 kJ/mol相比較明顯降低，說明水分子簇起了較好的催化作用。原因是2聚水的氫鍵作用活化了N6—H12鍵，再加上過渡態(tài)的成環(huán)增加了過渡態(tài)的相對穩(wěn)定性，從而降低了反應(yīng)能壘。

第2 基元。2 聚水與S-I1←H2O 的H13 和N6 氫鍵作用形成的絡(luò)合物S-I1←H2O·（H2O）2fc，經(jīng)遷移過渡態(tài)T2←H2O·（H2O）2fc，實現(xiàn)了質(zhì)子從C1 向N6的凈遷移，異構(gòu)成中間體配合物I2←H2O·（H2O）2fc。T2←H2O·（H2O）2fc是早期過渡態(tài)。從S-I1←H2O·（H2O）2fc到T2←H2O·（H2O）2fc，C1—H13 從0.112 8 nm 拉伸至0.143 6 nm，ρBCP從0.268 1 a.u.減小到0.120 0 a.u.，?2ρ始終為負(fù)值，共價鍵C1—H13 減弱；O18—H20 從0.100 1 nm 拉伸至0.109 2 nm，ρBCP從0.325 1 a.u.稍降到0.310 0 a.u.，?2ρ始終為負(fù)值，共價鍵稍有減弱；O21—H22 從0.099 8 nm 拉伸至0.100 1 nm，ρBCP從0.320 2 a.u.微降到0.318 8 a.u.，共價鍵強度微降；C1—H13—O18—H20—O21—H22—N6 的ρRCP從0.004 5 a.u.增加到0.007 3 a.u.，?2ρ為正值，七元環(huán)的π 鍵作用增強，T2←H2O·（H2O）2fc成環(huán)；骨架二面角N6—C1—C4—C9從131.5°增加到149.3°，這些變化使T2←H2O·（H2O）2fc產(chǎn)生的能壘是45.3 kJ/mol。該能壘比T2c產(chǎn)生的能壘76.5 kJ/mol顯著降低，原因是2 聚水的氫鍵作用活化了C1—H13 鍵，再加上過渡態(tài)成環(huán)相對穩(wěn)定性增加，從而降低了反應(yīng)能壘。

第3 基元。2 聚水在紙面里與I2←H2O 的H13和C1氫鍵作用形成的配合物I2←H2O·（H2O）2rc，經(jīng)過渡態(tài)T3←H2O·（H2O）2rc，實現(xiàn)了H 質(zhì)子（NPA 電荷計算表明，遷移的是H質(zhì)子）在紙面里從N6向C1的凈遷移，異構(gòu)成R-型中間體R-I3←H2O·（H2O）2rc，S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2uc在c 通道實現(xiàn)手性翻轉(zhuǎn)。從I2←H2O·（H2O）2rc到T3←H2O·（H2O）2rc，N6—H13、O21—H22 和O18—H20 分別從0.103 7、0.099 9 和0.098 3 nm 拉 伸 至0.200 8、0.168 7 和0.120 9 nm。關(guān)鍵點的ρ、?2ρ計算表明，N6—H13和O21—H22 被拉伸斷裂；O18—H20 的共價鍵由強變?nèi)?；N3—C1—H2—O18—H20—O21—H22 的ρRCP從0.003 1 a.u.增加到0.006 7 a.u.，?2ρ始終為正值，過渡態(tài)T3←H2O·（H2O）2rc成七元環(huán)，π 鍵作用顯著增強，這些變化使T5←H2O·（H2O）2nb產(chǎn)生的內(nèi)稟能壘是139.4 kJ/mol。該能壘比T3c產(chǎn)生的能壘227.6 kJ/mol顯著降低，原因有2個：一是2聚水的氫鍵作用活化了N6—H13 鍵，二是過渡態(tài)成環(huán)增加了過渡態(tài)的相對穩(wěn)定性。

第4 基元。2 聚水與R-I3←H2O 的H12 和N6 氫鍵作用形成的配合物R-I3←H2O·（H2O）2uc，經(jīng)過渡態(tài)R-T4←H2O·（H2O）2uc，實現(xiàn)了H 質(zhì)子（NPA 電荷計算表明，遷移的是H質(zhì)子）從羰基氧O10向氨基氮N6 的凈遷移，異構(gòu)成產(chǎn)物R-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2uc。結(jié)構(gòu)分析表明，至此S-α-Ala·Se（Ⅳ）←H2O·（H2O）2uc在c 通道實現(xiàn)了手性對映體翻轉(zhuǎn)，亦即S-α-Ala·Se（Ⅳ）實現(xiàn)了手性對映體翻轉(zhuǎn)。

從R-I3←H2O 到R-T4←H2O·（H2O）2uc過 程，O10—H12、O21—H22和O18—H19鍵分別從0.101 7、0.099 7 和0.099 0 nm 拉 伸 至0.101 9、0.100 7 和0.132 6 nm。ρBCP計算表明，共價鍵O10—H12 和O21—H22 少許減弱，O18—H19 減弱較多；ρRCP計算表明，過渡態(tài)R-T4←H2O·（H2O）2uc成9元環(huán)。這些 變 化 使R-T4←H2O·（H2O）2uc產(chǎn) 生 的 能 壘 使69.1 kJ/mol，該能壘遠(yuǎn)小于R-T4c產(chǎn)生的能壘151.4 kJ/mol，原因有2 個：一是2 聚水的氫鍵作用活化了O10—H13 鍵，二是成環(huán)的過渡態(tài)相對于R-I3←H2O·（H2O）2uc的穩(wěn)定性增加。

結(jié)合圖5、7可以看出，顯性水溶劑效應(yīng)下的反應(yīng)通道c 最具優(yōu)勢，第1 決速步驟的吉布斯自由能壘是155.6 kJ/mol，來自于第1 個過渡態(tài)S-T1←H2O·（H2O）2uc，該過渡態(tài)是質(zhì)子從質(zhì)子化氨基N向羰基O 遷移的過渡態(tài)；第2決速步驟的吉布斯自由能壘是139.4 kJ/mol，來自于第3 個過渡態(tài)T3←H2O·（H2O）2uc，該過渡態(tài)是質(zhì)子在紙面里從質(zhì)子化氨基N 向α-C 遷移的過渡態(tài)。結(jié)合2.1的討論可知，水分子簇的作用改變了反應(yīng)的決速步驟，隱性溶劑效應(yīng)下的第2 決速步變?yōu)轱@性溶劑效應(yīng)的第1 決速步。155.6 kJ/mol 的能壘接近極限反應(yīng)能壘167.0 kJ/mol［27］，說明水液相下S-α-Ala·Se（Ⅳ）的手性翻轉(zhuǎn)異構(gòu)反應(yīng)很難實現(xiàn)，其可以安全地用于生命體同補α-Ala和Se（Ⅳ）。

3 結(jié) 論

在MN15/SMD/6-311++G（2df，pd）//M06/SMD/6-311++G（d，p）雙水平，研究水液相下α-Ala·Se（Ⅳ）的手性翻轉(zhuǎn)機理，得到如下結(jié)論：

1）α-Ala·Se（Ⅳ）的手性翻轉(zhuǎn)反應(yīng)通道有a、b和c，a是質(zhì)子只以羰基O 作媒介遷移；b是質(zhì)子向羰基O 遷移后，再從氨基N 向α-C 遷移；c 是質(zhì)子從氨基N遷移到羰基O后，質(zhì)子再以氨基N作媒介遷移。

2）隱性水溶劑效應(yīng)下反應(yīng)通道c 最具優(yōu)勢，決速步驟的自由能壘是227.6 kJ/mol，來自于質(zhì)子從氨基N向α-C遷移的過渡態(tài)。

3）顯性水溶劑效應(yīng)下反應(yīng)通道c 最具優(yōu)勢，決速步驟的自由能壘是155.6 kJ/mol，來自于質(zhì)子從質(zhì)子化氨基N向羰基O遷移的過渡態(tài)。

結(jié)果表明，水液相下α-Ala·Se（Ⅳ）配合物很難消旋，其可安全地用于生命體同補α-Ala和Se（Ⅳ）。