生物分子水溶液是复杂的大体系,面对研究其非共价相互作用的严峻挑战,本项目在'提出概念、建立模型、发展方法、探索规律和应用'上,取得了系统原创性的成果。提出化学键电荷区域电负性的概念,发展ABEEM分子模型,合理描写分子的电荷分布,能很好反映分子间和分子内的相互作用和极化效应;进而,建立和发展了ABEEM浮动电荷分子力场,是新一代先进的分子力场,其广泛应用结果表明,它优于其它现存的分子力场(已申请一个专利)。依据ABEEM模型或力场,建立氢键强度原位估算方法和氢键的偶极作用计算方法,结果达到ab initio MP2水平,提出芳胺离子致癌和去质子化新机理,发展ABEEM/GB和LIE计算结合自由能的新方法,应用于探讨受体与配体的分子识别机理以及酶与酶抑制剂的作用机制。提出分子形貌新概念,创立分子形貌理论。分子形貌不仅描写了分子的形状和大小,同时展示了前沿电子密度,指示着分子间相互作用或识别的方位和反应性。依据分子形貌理论,首次提出化学键心的概念,它与化学键振动定量密切相关;提出区分共价作用和非共价作用的精密定量判据和图形表示;形象和定量揭示马氏反反应的分子识别和反应机理。
英文主题词Aqueous biological systems; Noncovalent interactions; Atom-bond molecular model; ABEEM/MM; Molecular face theory