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。     

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。     

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。     

麻黄碱及其立体异构体ECD谱的理论研究

采用Gaussian 03、SpecDis v1.58、Multiwfn 2.2.1、Molekel 5.4等软件对麻黄碱及其立体异构体的电子结构及电子圆二色谱(ECD谱)性质进行研究。计算结果表明:(1)电子密度拓扑分析证实麻黄碱及其立体异构体分子的H(7)与N(4)之间存在键鞍点,从该键鞍点出发存在连接H(7)、N(4)的键径,表明形成了分子内氢键。(2)研究获得了理论ECD谱。A1的ECD谱在(184、199、229)nm附近存在正性CD谱带;在188 nm、215 nm附近存在负性CD谱带。B1的ECD谱在184nm附近存在正性CD谱带,在187m附近存在负性CD谱带。C1的ECD谱在185nm、222nm附近存在正性CD谱带,在(192、199、234)nm附近存在负性CD谱带。D1的ECD谱中在186 nm、228 nm附近存在正性CD谱带,在195nm附近存在负性CD谱带。以上吸收特征可为麻黄碱及其立体异构体绝对构型鉴定提供参考信息。(3)分子轨道成份分析发现,A1、C1分子HOLO轨道主要分布在N(4)原子上,而LUMO轨道主要分布在苯环上。A1、C1理论ECD谱中,峰5的吸收带主要来源于HOMO→LUMO的电子跃迁,即主要由N(4)到苯环的n→π~*荷移跃迁引起。     

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.     

共轭性取代对咔唑类衍生物结构和光谱性质影响的理论研究

用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD。DFT)对咔唑的6种共轭基团取代衍生物的电子结构和吸收光谱性质进行了比较研究。对衍生物的基态分子结构运用B3LYP/6-31G(d)水平进行全优化,分析了电荷的分布和前线分子轨道等性质。结果表明,与母体咔唑相比,各衍生物均形成了分子内氢键,共轭体系的π键成分增大,能级差减小,激发能降低,分子的最大吸收波长向长波方向移动,即发生红移。前线分子轨道分析表明该类化合物吸收光谱主要对应分子中的HOMO→LUMO电子跃迁,且为π-π~*跃迁。共轭性基团的引入扩大了分子结构的共轭范围,增强了分子内电子的转移,改善了咔唑类化合物的光电性能。本文为新型含咔唑基团的光电功能材料的设计合成提供了理论参考。     

卟吩结构的HARTREE-FORCK和密度泛函研究比较

采用传统的Hartree-Fock(HF)从头算和密度泛函中的B3LYP和B3PW91方法,选择了不同基组水平(STO-3G,3-21G和6-31G~*)对卟吩结构进行了全几何优化,并对得到的结果相互进行了比较,同时与实验数据进行了对照。结果表明,对于H_2P以及具有类似结构的卟啉衍生物,传统的HF方法得到的几何构型以及相关性质(核磁共振谱,NMR)并不可靠。这种体系中电子相关能是不可忽略的。在B3LYP水平上选用较小的基组3-21G得到的结果与中等基组6-31G~*差别不大,但是最小基组STO-3G得到的优化构型却是一个鞍点结构。     

中位-四[二-(3,4-羧甲氧基)苯基]卟啉及其结合Re=O的初步研究

用密度泛函理论的B3LYP法,将中位-四[二-(3,4-羧甲氧基)苯基]卟啉及结合Re=O分子的几何构型优化,初步理论研究其前沿轨道和能量等。证明,与单独的卟吩环相比,T_(3,4)CPP的卟吩环平面性良好,环上的结构参数变化很小;Re=O与T_(3,4)CPP卟吩环的结合能明显大于与T_(3,4)CPP侧链羧基的结合能,且前者所形成配合物的稳定性显然高于后者,说明T_(3,4)CPP与~(188)Re=O结合的位点应在卟吩环上,而不在侧链羧基上。T_(3,4)CPP卟吩环结合Re=O而形成配合物的结构参数,与Vicente等Zn-卟啉衍生物的测定值相近。在卟吩环上配位时,T_(3,4)CPP卟吩环上的电荷重新分布,卟吩环碳原子的电子向4个氮原子转移:配位后,卟吩环的几何构型略收缩(0.14 A-0.19 A)和马鞍形扭转(5.7°)。     

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.     

卟吩内氢迁移反应机理的密度泛函研究

将密度泛函理论应用于卟吩内氢迁移反应机理的理论研究,计算反式卟吩trans-PH2和顺式卟吩cis-PH2的结构参数、总能量、电子密度和振动频率等参数。计算发现trans-PH2比cis-PH2的能量低29．13 kJ／mol(接近实验数据25．0 kJ／mol)。振动分析表明中间态TS-PH2只有一个虚频,而中间态SS-PH2有两个虚频,可以判定TS-PH2是分步反应机理的过渡态,而且同步反应历程比分步反应历程需要更大的活化能,因此可得出卟吩内氢迁移反应采用分步反应历程的结论。此研究表明,密度泛函理论的计算结果与实验数据能够较好地相吻合,能直观地表述卟吩内氢迁移反应的机理,从理论上解释了该反应采用分步反应机理。     

铁卟啉化合物与氧气分子形成的体系的密度泛函理论研究(英文)

采用密度泛函理论B3LYP方法在6-31G(d)基组水平下对氯化铁(+3)卟啉与氧气分子形成的体系进行了研究,得到了几何构型,电子性质及分子轨道结构等相关数据.对两个体系不同自旋状态下的几何构型参数和电子性质对比发现:受体系立体构型对称性的影响,在两个体系中凡是与卟啉环上N原子相关的几何参数及电子性质均呈现出相同规律性.又采用密度泛函理论UB3LYP/6-311G*//UB3LYP/6-31G*方法对这两个体系不同自旋状态下的能量进行了计算,分析表明自旋多重度越高体系越稳定.然后分别分析了两个体系在最稳定自旋状态下的分子轨道占据情况及中心Fe原子最外层3d轨道的电子分布情况,结果表明Fe原子的3d二和3dxz/3dyz与氧气分子的单占据反键轨道HOMO π*2px/π*2py之间存在相互作用,这种相互作用引起铁卟啉环与O2分子间的电子转移并使O2活化.然而,根据分析在通常状态下铁卟啉对O2分子的活化作用是微弱的.     

4,6-二异丙基二苯并噻吩衍生物化学稳定性的理论研究

利用Gaussian98软件包,采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法和使用3-21G基组对4,6-二异丙基二苯并噻吩等9种衍生物进行了计算机模拟优化和频率分析,考察了4,6-二异丙基二苯并噻吩及其衍生物的部分原子电子密度,部分键长、键角和二面角以及非键相互作用。计算机模拟结果显示取代基的电子效应不是影响噻吩类加氢脱硫过程的关键因素,而取代基的空间效应以及非键相互作用则会直接影响深度加氢脱硫的效果。     

甲酰胺水杨酰腙及取代物的稳定性和光谱的密度泛函研究

运用密度泛函理论在B3LYP/6-31G水平上对甲酰胺水杨酰腙及2种取代物进行了几何构型全优化,并对其稳定性和振动光谱进行了研究。在此基础上采用含时密度泛函方法(TD-DFT)计算了它们的第一激发态的电子跃迁能,得到最大吸收波长厘γ_(max)。计算表明,随着配体甲酰胺水杨酰腙的N原子的取代基数目增加,N原子与C原子生成的键级不断增加,合成配合物的可能性越来越大。N,N-二甲基甲酰胺水杨酰腙红外光谱的计算数据与实验值吻合。取代基的引入,导致最大吸收波长红移。     

苯与羰基钼相互作用的密度泛函研究

用密度泛函理论在B3LYP/LANL2DZ基组水平上自由优化(η~x-C_6H_6)Mo(CO)_n(x=1-6;n=1-5)复合物体系的可能构型及计算相互作用能,探索不同羰基数对复合物稳定性、苯和羰基钼相互作用的影响,并分析苯和羰基钼相互作用的NBO。结论(1)苯以η~6与Mo(CO)_n(n=1-3)配位形成的复合物比较稳定,但η~6配位复合物CO的个数越多,则越不稳定;(2)复合物1、2、3和10中,Mo(CO)_n与苯的相互作用拉动电荷由苯的π键电子向Mo(CO)_n的σ_(Mo-CO)~*键转移,而在复合物7中,苯的π键电子向Mo(CO)_n中Mo的孤对电子轨道d转移。     

取代基对联萘桥联手性双卟啉分子二阶非线性光学性质的影响

在6-31G(d,p)水平上用B3LYP(DFT)方法对联萘桥联推拉双卟啉Ⅱc.系列分子进行几何构型优化.用ZINDO/SOS方法计算了这些分子的一阶超极化率.计算结果表明:采用具有较大一阶超极化率的卟啉单体构建的手性双卟啉分子,其一阶超极化率有显著提高.此外,推拉基团的排列方式不同会导致基态偶极矩以及一阶超极化率存在明显差别.一阶超极化率随着基态偶极距№增大而增强.双卟啉系列分子-阶超极化率提高主要起源于激子跃迁态偶极耦合作用的增强.跃迁通道分析表明:偶极耦合增强不仅与B带激子跃迁态有关,还与CT态密切相关.     

基于DFT和从头算方法的几个三元杂环化合物的理论研究

使用Gaussian94程序包和密度泛函方法(DFT)B3LYP以及从头算方法MP2在B3LYP／6-311 G**基组水平上,对4种三元杂环化合物环丙烷、环氧乙烷、环乙亚胺和硫杂环丙烷进行了全优化,其理论数据和文献数据符合得很好,这表明该方法是可靠的。接着,应用振动模式分析和电子布居分析对它们进行了研究,而且提供了一些热动力学数据。     

活性炭酚羟基和羧基对二苯并噻吩吸附作用的分子模拟研究

采用密度泛函理论计算酚羟基、羧基和二苯并噻吩的结构以及酚羟基和羧基吸附二苯并噻吩后的结构;用分子内原子理论计算酚羟基和羧基吸附二苯并噻吩后体系的电荷密度及其拉普拉斯值;用自然键轨道理论计算酚羟基与二苯并噻吩之间的电荷转移。结果表明:酚羟基与二苯并噻吩之间形成了O-H…π芳香氢键,其结合能为7.97 kJ·mol~(-1);成键路径为从酚羟基的H_(34)开始,指向二苯并噻吩的C_1=C_2;酚羟基与二苯并噻吩形成芳香氢键的原因是其反键轨道σ_(O33-H34)~*与二苯并噻吩的π体系π_(C1=C2)存在交互作用;约有5.29×10~(-22) C的电荷从二苯并噻吩的C_1=C_2转移至酚羟基的σ_(O33-H34)~*;羧基未与二苯并噻吩形成氢键。增加活性炭表面酚羟基含量,将有利于提高活性炭对DBT的吸附容量。     

合成甲氧苄胺嘧啶缩合反应产物中两种同分异构体的结构和稳定性的理论研究

运用Gaussian03程序,采用B3LYP方法,取6-311G(d,p)基组,研究以三甲氧基苯甲醛为原料,制备甲氧苄胺嘧啶的缩合反应产物中两种同分异构体-2-甲氧甲基-3-(3,4,5-三甲氧基苯基)丙烯腈(Ⅰ)和2-(3,4,5-三甲氧基苄基)-3-甲氧基丙烯腈(Ⅱ)的结构和稳定性,通过结构和轨道能量分析,得化合物Ⅱ比化合物Ⅰ稳定性强的结论,与实验结果一致.     

烷基和芳基中位取代corrole及其铜配合物的π-π堆积效应研究

本文设计了基于5,10,15-三(五氟苯基)corrole分子中改变中位五氟苯基为丙基的一系列烷基和芳基中位取代的corrole(1α-4a)及其铜配合物(1b-4b).用密度泛函方法(RB3LYP)在6-31G~*基础水平上进行单体的几何优化,并对其静电势能和电荷分布进行了分析.用RHF/STO-3G方法对平行三明治,反平行三明治,平行错位和平行斜错位4种几何构型的二聚集体进行单点能计算,结果显示:在这几种π-π堆积构型中反平行三明治式结构是最好的堆积方式.更好的π-π堆积几何结构可以通过RHF/STO-3G方法对反平行堆积构型进行几何优化得到。自由corrole 3a和4a二聚体没有堆积作用,而其它的2个自由corrole和铜配合物二聚体则均表现出一定的π-π堆积作用。其中二聚体(1a)_2,(2a)_2,(3b)_2和(4b)_2的π-π堆积作用能在-4.47～-12.69 kJ/mol之间,而(1b)_2和(2b)_2的堆积作用能则分别增至-52.34 kJ/mol和-80.70 kJ/mol.(1b)_2和(2b)_2表现出显著的强π-π堆积作用,主要是因为其周边五氟苯基中的氟原子与中心金属铜之间存...     

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%)