CSe2和SeC2的基态结构与抗氧化活性

阮 文

CSe2和SeC2的基态结构与抗氧化活性

阮 文

(井冈山大学数理学院，江西，吉安 343009)

CSe2和SeC2, 能隙, 绝热电离势和电子亲和能, 抗氧化活性

人体生命活动过程中不可避免会产生大量自由基，自由基的氧化性是各种疾病形成的最大原因，饮食不健康、日晒、心理和生理压力、环境污染等都能让人体自由基泛滥[1]。虽然人体在产生自由基的同时也自然地产生着抵抗自由基的抗氧化物质，以抵消自由基对人体细胞的氧化攻击，但通过食物适当补充抗氧化物质有利于机体减少自由基的产生或加速其清除，因而对人体的健康也是非常有益的。

研究表明，硒及含硒物质具有清除自由基、预防癌症、养颜抗衰、保护肝脏、抵抗有害重金属、免疫调节等多方面的作用[2-6]，世界卫生组织认为硒是人类和动物生命中必需的微量元素。可见人体适量补充硒或含硒物质是很有必要，补充硒的途径主要有两种，有机硒化合物和无机硒化合物。有机硒化合物毒性低且在激发免疫反应方面比无机硒显著，但有机硒的来源有限。所以，一般补硒的方法是用无机硒化合物制成口服制剂，利用生物体对无机硒进行有机化，这也是人体获取抗氧化活性物质一条比较合理的途径[7]。基于此，本文采用密度泛函理论[8]研究单个无机硒化合物CSe2和SeC2分子的结构，电子性质和光谱，并分析其抗氧化活性。

1 CSe2和SeC2分子基态的结构和光谱

图1 CSe2和SeC2分子的结构

表1 CSe2和SeC2分子的结构和性质

基态CSe2和SeC2分子的红外光谱和Raman光谱见图2-3所示。在正则振动方式中，对于基态CSe2分子，由于其对称伸缩振动不引起偶极矩的变化，故对红外光谱是非活性的，而两个弯曲振动又是简并，所以在四个正则振动频率中，只有两个红外峰分别位于振动频率318.73(较弱)和1315.14 cm-1(强峰)处；但是在Raman谱中，只有对称伸缩振动引起分子的极化率发生变化，其它振动均没有引起极化率的改变，所以在四个正则振动频率中, 只有一个Raman峰位于振动频率377.51 cm-1处。

图2 CSe2分子基态的红外和Raman光谱

对于基态SeC2分子, 在三个正则振动模式中，其偶极矩和极化率都发生了变化，所以对红外和Raman光谱都是活性的。因而红外和Raman都具有三个峰值分别位于振动频率588.57、617.16和 1225.73cm-1处。

图3 SeC2分子基态的红外和Raman光谱

2 电子性质与抗氧化活性讨论

计算得到了基态CSe2和SeC2分子中原子的电荷的分布，对于基态CSe2分子，硒原子电荷为0.3026，碳原子电荷为-0.6052；而对于基态SeC2分子，硒原子电荷为0.4992，碳原子电荷为-0.2496。可见，两种情况下均有部分电荷由硒原子转移至碳原子上，表明这些分子中存在部分离子相互作用。

一般地，分子最高占据轨道与最低空轨道的能级差—能隙，体现了电子在轨道间的跃迁能力，同时体现了最低空轨道接受电子的程度。能隙越小，最低空轨道越容易接受电子跃迁到最高占据轨道。基态CSe2和SeC2分子的能隙分别为4.5837和2.1459 eV。用同样方法计算水分子基态的能隙为9.0783 eV，约为CSe2和SeC2基态能隙的2倍和4倍，表明基态CSe2和SeC2比基态水分子更容易接受电子。电离势和电子亲和能体现了分子得失电子的能力，绝热电离势越大，分子失去电子能力越差，计算CSe2和SeC2基态分子的绝热电离势均在9.3eV以上。说明基态CSe2和SeC2分子的最高占据轨道均不易失去电子而被氧化。电子亲和能体现了分子得电子的能力，其值越大，分子最低空轨道接受电子的能力越强，抗氧化活性越强。计算结果可见，基态CSe2和SeC2分子的最高占据轨道不易失电子而被氧化，而其最低空轨道却很容易接受来自自由基的电子，起到抗自由基氧化的作用，从而具有抗氧化活性。

基于B3LYP/6-311+g(d)方法，对角型CSe2也作了优化计算，得到一个比基态能量稍高的C2v(1A1)结构，其几何结构和电子性质见表1，能量比基态能量高出2.5088 eV，能隙(3.1005 eV)稍低于基态，为同样方法下水分子能隙的三分之一，绝热电子亲和能(2.2695 eV)高于基态，绝热电离势为8.8994 eV，表明这个结构也具有较强的抗氧化活性。以上分析表明Se-C无机含硒物质的抗氧化活性可能与CSe2或SeC2分子的结构存在一定的关联。比较两者的电离势和电子亲和能以及能隙，表明基态SeC2比CSe2的抗氧化活性可能稍强一些。

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THE GROUND STATES OFCSe2AND SeC2AND THEIR ANTIOXIDANT ACTIVITIES

RUAN Wen

（School of Mathematics and Physics, Jinggangshan University,Ji’an,Jiangxi 343009,China）

CSe2and SeC2; energy gap; adiabatic ionization potentials and electron affinities; antioxidant activities

O561. 4

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2014.04.007

1674-8085(2014)04-0031-04

2014-03-27；

2014-05-15

国家自然科学基金项目(11364023); 江西省教育厅科技计划项目(GJJ14567); 井冈山大学博士科研启动基金项目(JZB11003)

阮 文(1970-)，男，江西吉安人，教授，博士，主要从事分子结构和原子团簇的研究(E-mail：ruanwensongyan@126.com ).