近日，中國科學院合肥物質院智能所黃青研究員團隊在利用低頻拉曼光譜識別卟啉亞納米級空間微小結構的變化方面取得研究進展，相關成果發表于國際光譜學領域權威性期刊Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy。
 

　　金屬卟啉大環的非平面(out-of-plane, OOP)形變與許多含卟啉分子的蛋白酶的生物學功能存在著緊密的聯系。但是這些形變很小(亞納米量級)，而且不同分子之間差別細微，很難用傳統的結構測量工具進行探測。與X射線衍射和核磁共振等技術相比，共振拉曼光譜在識別具有幾何對稱性質的卟啉環結構方面具有獨特的優勢。然而，由于電子結構、取代基以及各種形變之間相互作用的復雜性，加之低頻拉曼光譜探測難度較大，目前對于特定OOP形變變化與拉曼特征峰頻移之間的具體關系尚不清晰。
 

　　在本研究中，研究團隊首先以鎳卟啉(Ni-P)為模型分子，運用DFT計算來探究ruffling和sadding這兩種與生物學功能密切相關的形變變化與拉曼光譜頻移之間的關聯。進一步，他們選取了四苯基鎳卟啉(NiTPP)、四對氯代苯基鎳卟啉(NiTClP)以及四對甲氧苯基鎳卟啉(NiTMeOP)，成功獲取了三種卟啉的超低波數(~10 cm-1)拉曼光譜以及DFT計算光譜，并借助簡正坐標分解法對其晶體結構及DFT計算結構進行了深入分析。
 

　　研究結果表明，三種鎳卟啉的ruffling形變大小基本一致，而saddling形變則存在細微差異。特征峰γ18的頻率變化與三種卟啉的saddling形變之間的關系為7.7 cm-1/?，這一數值與模型卟啉Ni-P的10.6 cm-1/?相當接近。因此，特征峰γ18可作為saddling形變變化的探測報告或指標信號。
 

　　本項工作不僅展示了利用低頻拉曼特征峰頻移來識別由外部環境變化所引起的卟啉大環OOP形變變化的方法，也為深入理解其生物學功能變化的原因提供了一種有力的輔助工具。
 

利用低頻拉曼特征峰識別卟啉非平面形變