有机化合物电子光谱中的助色基及其作用机理探讨(Ⅱ)

助色基的未成键电子对与生色基的最低π~*反键轨道和最高π成键轨道线性组合成三个新的分子轨道。其中能量最高的π~*是反键轨道,它的能量一定高于原生色基的π~*轨道;最高占据π轨道的能级与原生色基的π轨道相比,孰高孰低将随生色基和助色基的不同而异;原生色基的n轨道与助色基的未共用电子对所占轨道相互正交,故两者间的作用可忽略不计,n轨道能级基本保持不变。因此助色基使生色基的n→π~*跃迁吸收波长发生蓝移,而π→π~*跃迁吸收波长是红移还是蓝移,则随生色基及助色基的不同而异。     

几种N-取代-3-羟基-2-吡啶硫酮Be配合物的结构与光谱性质

在B3LYP/6-31+G(d)级别水平上对4种Be配合物的几何结构进行了全优化,并探讨了烷基取代基对其分子的几何结构和电子结构等方面的影响.采用TD-B3LYP方法在同样级别水平上研究了各配合物的电子吸收光谱,分析了光谱的变化规律.上述计算结果表明,随烷基取代基团给电子能力的增强,前线分子轨道能级升高、能隙增大、最大吸收波长发生蓝移,且最大吸收波长的跃迁类型为配体内的π→π*跃迁.     

几种N-取代-3-羟基-2-吡啶硫酮Be配合物的结构与光谱性质

在B3LYP/6-31+G(d)级别水平上对4种Be配合物的几何结构进行了全优化,并探讨了烷基取代基对其分子的几何结构和电子结构等方面的影响。采用TD-B3LYP方法在同样级别水平上研究了各配合物的电子吸收光谱,分析了光谱的变化规律。上述计算结果表明,随烷基取代基团给电子能力的增强,前线分子轨道能级升高、能隙增大、最大吸收波长发生蓝移,且最大吸收波长的跃迁类型为配体内的π→π*跃迁.     

制备腈菌唑分子印迹聚合物前功能单体选择研究

为制备腈菌唑(M)分子印迹聚合物,建立了选择合适的功能单体以及功能单体添加量的方法。利用紫外光谱法研究α-甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酰胺(AM)与M作用形式、作用强度、最佳浓度比和形成的结合位点数。结果表明,M与两种功能单体都会形成氢键;M的三唑环共轭双键的π电子吸收能量跃迁到π*共轭反键轨道,氢键的形成会使π→π*的吸收带发生迁移,最大吸收波长随着体系功能单体浓度增加而发生红移。M与两种功能单体最佳浓度配比分别为:M∶MAA=1∶4和M∶AM=1∶2。M与两种功能单体都具有结合能力,且结合力较强。采用AM为功能单体合成的分子印迹聚合物对M具有更好的稳定性和特异识别能力。     

低能质子辐照ZnO/silicone白漆产生微观损伤的红外光谱研究

 通过空间综合辐照模拟设备对能量小于200 keV质子辐照下ZnO/silicone白漆光学性能变化及损伤机理进行研究。结果表明,ZnO/silicone白漆的光学性能退化主要发生在可见光区,太阳吸收比随质子辐照能量、注量的增加而增大。借助傅里叶变换红外光谱分析技术研究了质子辐照ZnO/silicone白漆时有机硅树脂的光学性能退化机理。质子辐照使ZnO/silicone白漆中游离氧含量增加,氧化硅原子上的有机取代基使Si—C链断裂,并生成活性羟基,而这种活性羟基能促使有机硅树脂内Si—O—Si键的裂解。同时Si—O—Si链内氧原子未成键的孤对电子与邻近硅原子的3d空轨道配位,降低了π*轨道的能量,提高了对光吸收的几率,增强了n→π*电子跃迁,使吸收带红移,从而导致ZnO/silicone白漆光学性能退化。     

蒽醌染料紫外光谱的量子化学CNDO/2研究

茵醌染料在纺织工业中占有重要的位置。将蒽醌环上引入不同的基团则成为不同的染料。应用量子化学CNDO／2方法对蒽醌染料的紫外光谱进行研究,算出了各分子轨道的能量及相应紫外光谱吸收峰的位置。发现引入的助色基其能量差、紫外光谱最大吸收峰及红移呈规律变化,原因均为n-n^*轨道跃迁。     

发光光谱在多环芳烃分析中的进展

多环芳烃化合物(PAH)具有大共轭体系,故其分子轨道中包含了能量低的成键π轨道和能量高的反键π~*轨道。当电子吸收合适的能量后,可从能量低的轨道跃迁到能量高的轨道,也称为激发。若被激发电子和未被激发电子的自旋方向相反,得到单重激发态;若自旋方向相同,则得到三重激发态。     

烯烃同系物紫外光谱的量子化学研究

应用量子力学CNDO／S方法对烯烃同系物紫外光谱进行研究，算出了各分子轨道的能量及相应紫外光谱吸收峰的理论位置。发现随着n的增大，其能量差、紫外光谱最大吸收峰及红移均呈规律性变化，原因均为π轨道跃迁。     

对氨基二苯甲酮光吸收和光反应活性的含时密度泛函研究

利用含时密度泛函理论研究了对氨基二苯甲酮(p-ABP )的气液相吸收光谱性质．结果表明，p-ABP单重态的性质随着溶剂极性的变化发生明显的改变．在极性溶剂乙腈、甲醇、乙醇、二甲亚砜和二甲基甲酰胺中，S1态是产生于π→π*跃迁的电荷转移态；在非极性溶剂环己烷和苯中，S1态是产生于n→π*跃迁的局域激发态．对于p-ABP三重态的计算结果表明，无论是极性溶剂中还是非极性溶剂中T1态都具有π→π*构型．不同溶剂中激发态构型和跃迁能的变化情况表明，对应于n→π*跃迁的吸收光谱随着溶剂极性的增加出现明显的蓝移，对应于π→π*跃迁的吸收光谱则随溶剂极性的增加出现明显红移．通过对计算结果进行分析，讨论了对氨基二苯甲酮三重态量子产率在不同溶剂中的变化情况和它在氢提取反应中表现出低光还原反应活性原因．     

核黄素在不同极性溶剂中的光谱特性研究

实验测得核黄素在水、二甲基亚砜(DMSO)和三氯甲烷三种不同极性溶剂中的稳态吸收光谱、荧光光谱和时间分辨荧光光谱,研究了溶剂对核黄素光谱性质的影响。实验结果表明,在不同极性的溶剂中,核黄素的吸收峰位置几乎不变,而荧光光谱峰值随着溶剂极性的增大而出现红移。这是由于溶质分子的电子激发及溶剂化效应引起的电子重新分布导致它在极性溶剂中第一激发单重态能级的变化。在时间分辨荧光光谱实验中,核黄素在水溶液中荧光寿命也高于在其他两种溶剂中,荧光寿命的延长可归因于核黄素与氢键对体溶剂之间的分子间氢键相互作用。应用Gaussian09软件,采用密度泛函理论和含时密度泛函理论,结合基于密度的溶剂化模型,对不同极性溶剂中的核黄素分子进行基态和激发态优化和计算。通过前线分子轨道分析,核黄素的受激跃迁属于苯环和含氮杂环上的π电子向苯环及C N,C O共轭双键的反键轨道π*的跃迁。分子偶极矩的计算结果表明,核黄素分子的第一激发态偶极矩大于基态偶极矩,偶极矩的增大,导致溶质与溶剂分子之间的相互作用的增大。而溶剂分子与溶质分子基态和激发态的相互作用程度不同,使得吸收峰和荧光峰出现不同变化情况。极性越大的溶剂越有利于对激发态的稳定作用,使激发态能量降低,相应的发射波长发生红移。最后,通过分子表面静电势和弱相互作用分析,在水溶剂中考虑氢键作用对核黄素分子光谱的影响。多聚体结构的理论吸收和发射峰值更接近实验结果,说明多聚体结构合理。水分子二聚体与核黄素形成的环状结构,有利于提高核黄素分子的刚性,有利于荧光的发射,减少非辐射跃迁的几率,荧光寿命延长。     

多金属氧酸盐α-Na7H[GaW9Fe3(H2O)3O37]·16H2O合成和光谱

合成了α Na7H[GaW9Fe3 (H2 O) 3 O3 7]·16H2 O(简写为α GaW9Fe3 ,以下类同 )通过红外、紫外、元素分析、光电子能谱、极谱等手段进行了表征 ,并对该配合物的红外、紫外、元素分析、光电子能谱进行分析。配合物的红外光谱都出现了Keggin杂多阴离子所具有的νas(W—Oa—W ) ,νas(W—Ob—W ) ,νas(W—Oc—W) 和νas(W—Od—W ) 四种基本特征振动峰 ,表明所合成配合物也具有Keggin结构。所合成的配合物的紫外光谱都在2 10和 2 6 8nm附近有两个荷移跃迁带 ,分别对应于Od—W的 pπ dπ 荷移跃迁和Ob/Oc的 pπ dπ 荷移跃迁。Ob/Oc 的 pπ dπ荷移跃迁为特征吸收峰。GaW9和GaW9Fe3 都有一个 4电子还原波 ,且E1/ 2 比GaW9更负 ,因此所合成的配合物GaW9Fe3 为α体。GaW9Fe3 室温的磁矩比有效磁矩纯自旋值 6 0 3× 10 -2 3 A·m2 低 ,这暗示了杂多阴离子的三金属簇中 3个铁原子间存在反铁磁性自旋交换作用。对M ssbauer谱进行了分析 ,铁与桥氧之间形成了d pπ键 ,铁的d轨道与桥氧的 p轨道发生了重叠 ,p ,d电子之间产生了反磁性交换。因此M ssbauer谱是研究配合物磁性的有效手段。对该配合物的红外、紫外、光电子能谱、M ssbauer谱进行分析。为深入研究磁性与配合物结构的关系 ,为进一步研究其作为功能材     

紫外吸收温差光谱特性与化合物的电子跃迁类型

用紫外吸收变温光谱差减法获得化合物的紫外吸收温差光谱（UVSDT）。测量了系列化合物的温差光谱。结果表明,UVSDT具有很强的特征性：n→σ^*电子跃迁的UVSDT单边红移,温差增大峰强度增加、红移增大;n-π^*电子跃迁的UVSDT为正、负两峰、温差增大,正负两峰各自向正、负方向增强;π-π^*电子跃迁的UVSDT为负峰,温差增大,峰强负向增大,峰位不移动。     

对苯二甲酸-双(4-甲氧基苯酯)及其衍生物的结构与光谱

在密度泛函理论B3LYP/6-31 G*水平上计算研究了对苯二甲酸-双(4-甲氧基苯酯)及其OH和F腰接取代化合物的几何结构与红外振动光谱和电子光谱性质。研究发现这类化合物的酯基碳氧原子与苯环形成不同的离域大π键,空间位阻效应和共轭效应使三个苯环位于不同平面上,二面角在53°～59°范围。含时密度泛函理论计算第一激发态的电子垂直跃迁能,表明最大吸收光谱全部源于分子中HOMO→LUMO的π→π*跃迁,对应的最大吸收波长数值位于370～384nm之间,属于紫外区。腰接基对这类化合物的几何结构影响不大,仅由于空间位阻效应,使苯环(1)和苯环(2)之间的二面角增大3°～4°,但对其所在苯环的变形及其氢的振动有一定影响。同时,腰接羟基使HOMO→LUMO的能隙略有减小,最大吸收波长略有增大。腰接氟时因弱的共轭效应使得HOMO→LUMO的能隙减小0.1209eV,导致最大吸收波长红移14nm。     

特丁基对苯二酚的光谱及密度泛函研究

特丁基对苯二酚是重要的食品抗氧化剂.理论上,基于密度泛函理论,采用B3LYP泛函及6-311G(d,p)基组在气相环境下优化分子的结构并进行频率计算.在此基础上,基于含时密度泛函理论,选用SMD(solvation model based on density)溶剂模型,利用B3LYP泛函并结合def2-TZVP基组计算分子在无水乙醇溶剂中的前50个激发态.再通过Multiwfn软件对红外光谱做振动分析并考察分子间相互作用对红外光谱的影响,对紫外光谱做分子轨道和电子空穴分析.实验上,通过KBr压片法,利用傅里叶红外变换光谱仪测定样品红外光谱.采用液相法,以乙醇为溶剂,利用紫外可见分光光度计测定样品紫外光谱.通过对比分析可知,理论光谱与实验光谱总体吻合较好.红外光谱各基团的特征吸收峰都较为明显且较好吻合,特丁基对苯二酚二聚体存在氢键作用,这使得O—H键的强度被削弱,导致吸收频率降低并在3670—3070 cm^-1处出现一个宽峰.紫外光谱主要由基态跃迁至第1,2,6,7激发态形成,最大吸收峰位于200 nm以下,为π→π^*和s→π^*跃迁形成,268.8 nm和221.4 nm处的吸收峰均为n→π^*和π→π^*跃迁形成.由电子空穴图可知,这4个主要激发均为电子局域激发.     

罗丹明6G在醇溶液中的荧光频移特性分析

罗丹明6G在甲醇、乙醇、乙二醇溶液中均发出较强的荧光。当醇溶液浓度为33.3%时,基本不存在频移现象。当醇溶液浓度为99.7%时,荧光峰发生蓝移或红移,分析认为该频移是由罗丹明6G和醇类物质分子相互作用(如氢键、静电吸引)导致激发态能量升高、荧光峰蓝移,与醇类物质分子中羟基OH的孤对电子跃迁导致荧光能量降低、荧光峰红移,这两种因素相互竞争的结果,且在高浓度醇溶液中,羟基OH数量越多,红移越明显。     

L-苏氨酸卟啉锌配合物结构及ECD谱理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法和极化连续介质模型(PCM),在B3LYP和混合基组(C,H原子采用6-31G(d);Zn、N、O采用6-311++G(2d,p))水平对L-苏氨酸卟啉锌(L-Thr-TPPZnII)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ECD谱.除吸收峰位置有一定的蓝移外,计算获得的ECD谱带形与实验谱基本吻合.通过跃迁性质分析对实验光谱进行了理论解析.理论研究发现L-Thr-TPP ZnII的ECD谱吸收带主要来源于分子内的π→π*的荷移跃迁.353 nm处的负性Cotton效应具有明显的分子内电子转移特征,电子从卟啉环向氨基酸残基转移.     

1,8-萘啶衍生物分子结构与理论电子光谱

采用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d)方法优化计算4种2,4-二甲基-7-氨基-1,8-萘啶衍生物分子结构,探讨了其分子结构与前线分子轨道、能量的关系。运用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了它们的气相和溶液相电子光谱,研究了溶剂模型和计算方法对理论光谱的影响。计算结果表明,4种萘啶衍生物均含离域π键,HOMO与LUMO能级差ΔE较小,且大小顺序与它们的最大吸收波长实验值变化趋势一致。理论电子光谱证实,1,8-萘啶衍生物的吸收光谱随共轭性增强逐渐红移, 最大吸收源自于HOMO→LUMO的π→π*电子跃迁。PCM-B3LYP/6-31+G(d)计算结果与实验值相比,最大吸收波长分别相差2.6,10.3,5.3和6.9 nm,能量相差0.03,0.09,0.04和0.08 eV。因此,在考虑溶剂效应条件下,采用B3LYP/6-31(d) 方法优化分子构型和TD-DFT方法获得的电子光谱与实验光谱具有一致性。     

含亚胺和胆甾烯基液晶分子的电子光谱和二阶非线性光学性质

在B3LYP/6-31G水平上研究了含亚胺和胆甾烯基不对称液晶二聚体的几何结构、电子吸收光谱和二阶非线性光学性质。研究结果表明,该类化合物分子的最强电子跃迁主要源于分子HOMO→LUMO的π→π*跃迁,对应的最大吸收波长位于337~349 nm范围,属于近紫外区。减小分子的中心柔性间隔基的长度和提高端接基的吸电子能力可以增强该类液晶的二阶非光学性质。     

2,6-双二苯基膦吡啶银(Ⅰ)配合物的光谱研究

利用电子吸收光谱和发射光谱,研究具有光致发光性能的三配位Ag(Ⅰ)配合物[Ag2(μ-PNP)3](ClO4)2(PNP=2,6-双二苯基膦吡啶)的光谱性质,电子吸收光谱中约260和300 nm处的肩峰吸收分别被指定为l→aπ(l代表膦的孤对电子,aπ是苯环的反键轨道)和l→π·(π·表示吡啶的π反键轨道)跃迁.室温下受紫外可见光激发,配合物的乙腈溶液显示了发光性质,其发射峰位于525 nm,这是由配体激发态引起的.利用吸收和发射光谱,研究了配合物光物理性质在不同客体分子如AuPPh3Cl,AgCF3SO3和[Cu(CH3CN)4](ClO4)存在下光物理性质的改变情况.在配合物中,配体PNP和Ag(Ⅰ)形成一个空穴,可以结合外来的离子,从而引起光物理性质的改变,这种改变,使[Ag2(μ-PNP)3](ClO4)2可以作为作为客体离子的检测探针或传感器.     

(μ-L1)(μ-L2)十羰基合三锇电子光谱的含时从头计算

用从头计算(ab initio)方法,在HF/CEP-4G水平上,全优化计算了Os₃(CO)₁₀(μ-L1)(μ-L2) [L1,L2=H,Cl,Br,I]簇合物的的分子几何构型,在此基础上对这些簇合物的前线轨道进行了讨论,发现对于M—M键,p轨道虽有贡献,但以s,d轨道的贡献为主,同时从Cl→I,随着桥配体原子序的增大,Os₃(CO)₁₀(μ-L)₂类簇合物的HOMO与NHOMO轨道能量依次升高,而Os₃(CO)₁₀(μ-H)(μ-L)类簇合物只有HOMO轨道能量依次升高,而Os₃(CO)₁₀(μ-L)₂类簇合物的LUMO与HOMO的能量差Δε_L-H及LUMO与NHOMO的能量差Δε_L-NH都依次变小,可以预示,簇合物的电子光谱基谱带将红移。用TDHF计算了这些簇合物的电子吸收光谱。计算结构表明,簇合物Os₃(CO)₁₀(μ-H)₂(I)的跃迁主要为π→σ*和σ→σ*,对于其他几个簇合物Os₃(CO)₁₀(μ-H)(μ-L) [L=Cl,Br,I] 和Os₃(CO)10(μ-L)₂[L=Cl,Br],电子吸收峰主要都发生在σ→σ*的跃迁。从Cl→I,随着桥配体原子序的增大,簇合物的电子光谱基谱带红移,且光谱线强度逐渐减弱。