五味子丙素立体异构体ECD谱的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法和极化连续介质模型(PCM),在B3LYP/6-311++G**水平上对五味子丙素的一个立体异构体的基态几何构型进行了优化;以优化得到的稳定构型为基础,采用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法,在相同基组水平进行了电子圆二色谱(ECD)研究,根据计算获得的电子跃迁吸收波长(λ)和电子旋转强度(R)拟合得到了理论ECD谱。理论研究发现:甲醇溶液中,2个苯环之间扭曲形成的二面角∠C(2)-C(1)-C(8)-C(7)约为64°;计算获得的理论ECD谱吸收峰略红移,各谱带形状与实验谱吻合较好。通过对相关跃迁性质的分析发现,理论ECD谱的吸收峰1主要由自于HOMO-2→LUMO和HOMO-2→LUMO+1的电子跃迁贡献;吸收峰2的吸收主要由HOMO→LUMO的电子跃迁贡献。这些结论对深入理解五味子丙素异构体的电子结构和手征光学性质具有一定的科学意义。     

尾式L-苏氨酸卟啉亚铁ECD谱的理论解析

采用Gaussian 09软件,利用密度泛函理论和含时密度泛函理论方法,在B3LYP方法和混合基组(Fe(Ⅱ)采用赝式基组Lan2dz;N、O采用6-311++G(2d,p);C、H原子采用6-31G(d))水平对尾式L-苏氨酸卟啉亚铁的ECD谱进行了理论研究。采用Multiwfn和SpecDis程序对Gaussian 09软件的研究结果进一步分析,获得了分子轨道的组成成份,拟合得到了理论ECD谱。研究发现:(1)尾式L-苏氨酸卟啉亚铁在Soret区存在2个CD吸收带,在长波处为正的Cotton效应,在短波处为负的Cotton效应;(2)499 nm附近的CD吸收带(正)主要是由亚铁离子到卟吩环的荷移跃迁d_(FE(Ⅱ))→π_(porphin)~*引起的;(3)449 nm附近的CD吸收带(负)是由卟吩环到亚铁离子和羧基的π_(porphin)→d_(FE(Ⅱ))和π_(porphin)→π_(-COOH)~*荷移跃迁引起的。这些结论对深入理解配合物的手征光学性质具有一定的科学意义。     

L-Thr-TPPMg电子结构及光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论方法在B3LYP和混合基组(C、H原子采用6-31G(d);Mg、N、O采用6-311++G(2d,p))水平对含L-苏氨酸侧链的四苯基卟啉镁衍生物L-Thr-TPPMg的基态几何构型进行了优化,获得了稳定的分子构型。以获得的稳定构型为基础,在相同基组水平进行了红外吸收光谱研究;采用含时密度泛函理论方法,在相同基组水平进行了紫外吸收光谱和电子圆二色谱研究。理论研究发现:(1)L-苏氨酸的羧基氧原子与镁原子之间存在配位作用。(2)氮镁配位键、氧镁配位键的伸缩振动在IR谱中的1022 cm~(-1)、278 cm~(1)处呈现特征吸收峰。(3)理论UV谱存在Soret带和Q带吸收。Q带吸收峰主要由HOMO→LUMO的荷移跃迁贡献;Sorer带的吸收峰主要由HOMO-1→LUMO的荷移跃迁贡献。(4)Sorct区表现出分裂的ECD谱。第1 Cotton效应主要来源于分子由HOMO-1→LUMO的荷移跃迁;第2 Cotton效应主要由HOMO-1→LUMO+1的荷移跃迁贡献。上述跃迁均为π→π~*的荷移跃迁。     

广藿香酮电子结构及紫外光谱性质

采用量子化学密度泛函理论在B3LYP/6-311++G**水平上对广藿香酮在甲醇溶液中可能存在的异构体电子结构和紫外光谱性质进行了理论研究。结果表明:(1)广藿香酮可能稳定存在的酮式、单醇式、双醇式3类异构体共计10个;其中Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ分别为上述3类异构体中的相对稳定构型。在所有异构体中,单醇式异构体Ⅴ为最稳定构型,为天然存在的广藿香酮的分子结构,与实验结论一致。(2)计算获得了异构体Ⅴ在甲醇溶液中的紫外吸收数据,与实验值吻合较好。296nm处的吸收峰来源于分子中的HOMO→LUMO的π–π*电子跃迁(占100%);223nm处的吸收峰主要来源于分子中的HOMO→LUMO+1的π–π*电子跃迁(占74%)     

精甲霜灵的电子结构及圆二色谱性质

采用量子化学密度泛函理论在B3LYP/6-311++G**水平上对精甲霜灵分子几何构型进行优化;在优化的基础上进行圆二色谱究。计算结果表明:(1)C(8)=O(9)与N(1)、C(3)=O(4)与O(5)之间均存在p—π共轭,N原子上另外2个取代基分别位于苯环上下方为最稳定构型。(2)VCD谱中,C(10)—H沿C(8)—C(10)—O(11)平面的摇摆振动在1020cm-1处存在正性康登效应;垂直于该平面的摇摆振动在1273cm-1处出现负性康登效应。C(2)原子上的C—H摇摆振动在的1334cm-1处存在强的康登效应。C(3)=O(4)在的1788cm-1处出现较强的吸收峰;C(8)=O(9)由于与手性中心的间隔一个N原子,其在VCD谱中未出现康登效应。(3)甲醇溶液中的理论ECD谱,228nm处存在正性康登效应,与实验值符合较好;同时,理论计算还预测标题化合物在201nm处存在负性康登效应。     

2-(4-取代苯基)乙烯基吡啶电子光谱的理论研究

对2-(4-取代苯基)乙烯基吡啶系列用密度泛函法(DFT),在B3LYP/6-31+G**冰平上全优化几何构型,探讨苯环对位上不同取代基对分子电荷的转移、前线轨道能量等性质的影响规律.结果,电子由苯环向乙烯链移动,并通过乙烯链再向吡啶环移动;前线轨道能量随着取代基吸电子能力的增加而降低,随着供电子能力的增强而升高.在此基础上采用含时密度泛函(TD-DFT)计算分子第一激发态的电子跃迁能,得到最大吸收波长λmax.计算结果,6个化合物的最强跃迁都由于基态到单重激发态分子的HOMO→LUMO跃迁,由轨道对称性可知为π→π*跃迁.引入上述5种取代基,均导致最大吸收波长红移.     

1-吡啶-3-[4-(苯基偶氮)苯基]-三氮烯异构体基态和激发态电子结构和光谱性质理论研究

采用B3LYP/6-310*方法,对1-吡啶-3-[4-(苯基偶氮)苯基]-三氮烯(PYPAPT)各异构体进行优化,同时用ab initio HF单激发组态相互作用(CIS)法在6-31G*基组上优化各异构体最低激发单重态几何结构,并探讨了其分子结构与能量的关系,计算结果表明:(1)所有基态异构体基本保持Cs对称性,各原子基本处在同一平面中,而激发态各异构体分子的共轭性不如基态分子,在激发态分子中与偶氮相连的另一苯环与三氮烯及与其相连的苯和吡啶环都不在一个平面;(2)无论在气相中还是在二氯甲烷(DCM,ε=8.93),乙醇(EtOH,ε=24.55)和乙腈(ACN,ε=36.64)溶剂中,基态时PYPAPT主要以M11存在,激发态时为J11较稳定。运用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了PYPAPT基态和激发态各异构体在溶剂中的吸收与发射光谱,研究了溶剂模型对理论光谱的影响。计算结果表明,PYPAPT各异构体基态和激发态的HOMO和LUMO都是离域π键,随着溶剂极性的增强,HOMO和LUMO轨道能量都逐渐下降。理论电子光谱证实,PYPAPT各异构体的吸收光谱随溶剂极性的增强略微红移,吸收强度也有微弱升高;最...     

丹参酮分子结构及光谱性质的理论研究

采用量子化学密度泛函理论(DFT)在B3LYP/6-31G水平上对丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA、隐丹参酮3个典型的丹参酮类化合物分子几何构型进行优化,分析分子前线轨道能级及分布特征.用含时密度泛函理论(TD-DFT)在相同水平对上述化合物分子进行电子吸收光谱研究.并且以乙醇为溶剂,计算其对分子结构和光谱性质的影响.计算结果表明:丹参酮Ⅰ分子骨架发生共轭形成大π键,为刚性的平面分子结构;丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA、隐丹参酮分子共轭体系依次缩小.分子HOMO-LUMO能隙随着分子共轭体系的减少而增大.3个分子的九λmax均主要来源于电子的π→π跃迁.乙醇对上述化合物分子结构和光谱性质有一定影响,吸收光谱均发生红移.同时还发现,乙醇改变了丹参酮Ⅰ的λmax主要电子跃迁来源轨道.丹参酮Ⅰ在气相条件下λmax主要来源于分子中的HOMO→LUMO+2的π→π跃迁;而在乙醇中λmax主要来源于HOMO-5→LUMO的π→π跃迁,该跃迁存在明显的分子内电子转移现象.     

N-甲基-2-(5-甲基-噻吩)-吡咯并[3,4]C60(MTPC)衍生物的分子结构和几何构型的理论研究

用半经验AM1法研究N-甲基-2-(5-甲基,噻吩)-吡咯并[3,4]C_(60)(MTPC)衍生物的分子轨道,电荷分布,几何构型。计算结果显示,分子(C)具有较低的跃迁能。HOMO轨道主要分布在杂环上,LUMO轨道则主要分布在C_(60)上。电荷从富电子的噻吩环向缺电子体C_(60)种转移。预测(C)可能在基态下产生长寿命的电荷分离态。     

西替利嗪及其盐酸盐电子结构及CD谱的理论解析

采用量子化学密度泛函理论在B3LYP/6-31++G~(**)水平上对西替利嗪及其盐酸盐分子几何构型进行了优化;在优化的基础上进行红外光谱(IR)、振动圆二色谱(VCD)、紫外光谱(UV)和电子圆二色谱(ECD)研究。计算结果表明:盐酸盐中Cl~-与季胺N~+之间的静电吸引作用可能通过Cl…H—N氢键作用进行传递。涉及到或者靠近手性中心的振动在VCD谱上表现出强的Cotton效应;远离手性中心的振动,尽管在IR谱上出现较强的吸收,在VCD谱上也可能不产生Cotton效应。ECD谱分析发现,涉及到手性中心的电子跃迁,在ECD谱上产生Cotton效应。