显式溶剂化效应对Fe(III)/Fe(II)–槲皮素复合物氧化还原热力学的影响：一项DFT/MD研究

《The Journal of Physical Chemistry B》：Explicit Solvation Effects on the Redox Thermodynamics of Fe(III)/Fe(II)–Quercetin Complexes: A DFT/MD Study

　　

摘要

本研究采用多尺度方法，结合密度泛函理论（DFT）和分子动力学（MD）模拟，探讨了显式溶剂效应对水溶液中Fe(III)/Fe(II)–槲皮素复合物氧化还原热力学性质的影响。首先使用隐式溶剂化模型（SMD），在ωB97XD/def2-TZVP//def2-SVP理论水平上评估了槲皮素与铁的络合情况。最稳定的1:1金属-配体复合物被确定为在O6O7位置形成的双齿配位的Fe(III)复合物，而能量最低的1:2 ML₂复合物则对应于C2模型，此时槲皮素配体大致处于正交状态。为了研究局部溶剂相互作用，在槲皮素-铁溶质周围添加了多达15个显式水分子，结果发现与纯隐式模型相比，这些团簇的反应焓和自由能均有所降低。此外，在抗坏血酸阴离子存在的情况下，Fe(III)还原的焓和自由能通常会随着显式水分子数量的增加而上升。研究还通过MD模拟中的自由能扰动（FEP）计算来分析溶剂的不同贡献。总体而言，我们的研究结果强调了显式溶剂化模型在计算水环境中铁络合物氧化还原热力学性质中的作用，凸显了槲皮素作为抗芬顿剂的潜力，并为抗氧化研究以及生物和环境应用提供了有价值的见解。