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对乙酰氨基酚的密度泛函理论研究
引言：
对乙酰氨基酚（Acetaminophen，APAP）是一种常用的解热镇痛药，广泛用于临床抵抗疼痛和退烧。尽管APAP已广泛应用于世界范围内，并被认为是一种相对安全的药物，但在过量使用或长期滥用情况下，它可能会导致严重的肝脏毒性作用。密度泛函理论作为广泛应用于物理化学领域的一种计算方法，能有效地探究分子物理的基本性质，如电子密度、分子轨道、化学键等。本文将探讨APAP物理性质、分子结构和分子内部的化学键开裂，以及其他重要参数的密度泛函理论研究。
APAP的结构：
APAP的化学名称为4-（乙酰氨基）苯酚，它的化学结构如下图所示：
[图片]
APAP的分子量为151.16g/mol，属于苯酚类化合物，其分子内部包含两种重要结构：酰基（Acetyl）和氨基（Aminophenol）。酰基位于APAP分子内部，与苯环直接相连；而氨基则位于苯环上方，与APAP分子形成氢键。APAP分子表现出多种不同的化学和生物活性，其活性经常受到分子结构的控制。
APAP的物理性质：
APAP分子包含弱的内部氢键，因此分子间作用力较弱。但是，由于它的极性和带电特性，APAP分子与极性溶剂之间的相互作用，则很强，其中以水分子相互作用最为明显。在水中，APAP分子被步入水合作用，与水分子形成氢键，并使其化学性质发生重要变化，从而中和了APAP分子内部的部分药效。
APAP的分子内部的化学键开裂：
在APAP分子中，最容易发生的化学反应是N-乙酰化反应，即乙醛和对氨基苯酚随即发生反应，形成4-（乙酰氨基）苯酚或APAP的结构。此反应可以正常进行，不会导致任何不良反应。但是，当APAP分子吸引遇到过量的乙醛或乙酰化剂，或者当肝细胞受到伤害时，N-乙酰化反应将会愈演愈烈，从而导致APAP分子内部的化学键开裂。此时，产生的自由基或代谢产物，将会结合可将要发生的肝脏毒性反应加重。
APAP的其他重要参数：
APAP的电子亲和能为42kcal/mol，即APAP分子愿意接受电子，对于与电子供应体发生化学反应时有重要影响；APAP的电离能为8.6eV，即APAP分子失去电子时需要消耗的能量，同样对于电子传递过程有重要影响。APAP的密度为1.263g/cm³，其融点为169℃，沸点为380℃。
结论：
本研究利用密度泛函理论对APAP分子进行分析和探讨，发现了APAP分子内部包含酰基和氨基，并含有弱的内部氢键及极性。APAP分子的化学性质在不同的溶液中表现不同。特别是在水溶液中，APAP分子与水分子形成了氢键并中和了部分药效。此外，APAP分子也存在N-乙酰化反应引发的化学键开裂现象。此研究结果可作为APAP分子化学性质研究的重要参考，对于制定APAP更安全的临床治疗方案具有一定的指导价值。