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。     

四苯基卟啉类化合物电子光谱和三阶非线性光学性质的理论研究

在B3LYP/6-31+G~*水平计算四个5,10,15,20-四苯基卟啉类化合物的电子光谱和三阶非线性光学性质.结果表明,电子的最大吸收波长在580nm左右,属于可见光区,源于卟啉内HOMO到LUMO的π→π*的电子跃迁.供电子基团的引入将增加电子云密度,致使三阶非线性光学性质增大.吸电子基的引入使卟啉环上的电子云密度减小,导致三阶非线性光学性质减小.含双键或三键的吸电子基团使电子云密度增大,致使三阶非线性光学性质增大.     

轮烯衍生物电子结构及三阶非线性光学性质的理论研究

苯轮烯衍生物具有良好的非线性光学性质. 运用密度泛函理论在不同理论水平和不同基组下计算了轮烯衍生物的静态极化率α和静态第二超极化率γ. 采用含时密度泛函TD-B3LYP方法计算了轮烯分子的紫外吸收光谱. 结果发现: 弥散函数对静态线性极化率α和第二超极化率γ 的计算结果都有显著的影响; 共轭体系的大小和引入的推拉电子基团可以调节轮烯衍生物的第二超极化率. 添加推拉电子基团后不仅能得到更高的非线性光学系数, 也能保证有较好的透光性能, 表明轮稀分子兼具有较高的三阶非线性光学响应和在可见光波段具有良好的透光性的特性. 此外, 采用CAM-B3LYP方法计算了分子1-1和分子2-2的动态(超)极化率. 计算结果表明: 在近红外区, 随着入射光频率的增大, α (ω; ω), γ (-ω; ω, 0, 0) 和γ (-2ω; ω, ω, 0) 都随之增大, 出现近共振增强效应; 在远离共振条件下, α (ω; ω), γ (-ω; ω, 0, 0) 和γ (-2ω; ω, ω, 0) 变化平缓.     

一种香豆素衍生物分子的红外光谱及核磁共振谱的理论研究

用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)方法,在B3LYP/6-31G(d,p)水平上对一种香豆素衍生物分子进行几何结构优化,得到其最稳定构型、分子能量及HOMO、LUMO轨道能量。在优化结构的基础上用同样的方法,在B3LYP/6-31G基组水平上计算了该分子的红外振动光谱和核磁共振1HNMR谱,并对其红外光谱峰位及1HNMR化学位移进行了归属。     

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。     

N-异丙基-N’-(1,3-噻唑-2-基)-1,2,3-苯并噻二唑-7-甲脒的光谱与热力学性质

采用密度泛函理论在B3LYP/6-311+G~*水平上对N-异丙基-N′-(1,3-噻唑-2-基)-1,2,3-苯并噻二唑-7-甲脒分子进行了理论计算研究,得到分子的红外与拉曼光谱,电子吸收光谱以及不同温度下的热力学性质,为该类化合物构效关系的研究奠定了基础.计算结果表明,该分子结构中存在N-H…N分子内氢键,分子结构中存在较强的共轭效应,从而使分子较稳定.红外最强吸收峰出现在1663 cm~(-1),对应N-H的面内摇摆振动.分子具有较好的紫外光谱活性,其最大吸收在382 nm,属于紫外可见光区,来源于HO-MO到LUMO的π→π~*电子跃迁.随温度的升高,标准摩尔焓、标准摩尔熵、标准摩尔热容均呈二次函数增大.     

邻硝基苯甲醛缩对乙酰基苯胺希夫碱的结构与光谱的理论研究

利用实验方法测定了标题化合物的紫外吸收光谱、荧光发射光谱和相对荧光量子产率,结果表明该化合物具有较强的荧光性质。采用密度泛函理论(density functional theory, DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-311G(d)基组水平上对该化合物基态分子构型进行了几何结构全优化,得到了其最稳定构型、总能量及HOMO与LUMO能级差。研究结果说明：分子具有较强的芳香性和较大的共轭体系。振动频率分析说明,标题分子优化后的结构稳定。将优化后的基态结构应用含时密度泛函理论(TD-DFT),在B3LYP/6-311G水平上计算并研究了此化合物的吸收光谱。用单激发组态相互作用(single-excitation configuration interaction, CIS)法优化了标题分子的激发态构型,并在此基础上用TD-DFT//B3LYP/6-311G方法计算了这种化合物的发射光谱。结果表明,理论计算的光谱数据与实验结果较吻合。     

苋菜红分子基态和激发态结构与光谱性质的量子化学研究

应用英国Edinburgh FLS920P光谱仪对苋菜红的吸收光谱和荧光光谱进行了实验检测．同时,分别采用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TD-DFT）对苋菜红分子的基态和激发态构型进行优化,经振动分析合理后,比较这两种能态下分子结构的差异,并对其前线分子轨道和发光机制进行了分析．在此基础上,选用6种泛函并结合溶剂化模型（PCM）在6-311++G(d, p)水平上分别计算苋菜红的吸收光谱和荧光光谱．计算结果表明：苋菜红含有分子内氢键,基态结构非平面,两个萘环所在平面有一定的夹角,激发态时两个萘环共平面;CAM-B3LYP泛函得到光谱的理论值与实验结果基本吻合;421 nm处的荧光峰值波长对应的轨道跃迁为LUMO→HOMO-1．     

苋菜红分子基态和激发态结构与光谱性质的量子化学研究

应用英国Edinburgh FLS920P光谱仪对苋菜红的吸收光谱和荧光光谱进行了实验检测.同时,分别采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对苋菜红分子的基态和激发态构型进行优化,经振动分析合理后,比较这两种能态下分子结构的差异,并对其前线分子轨道和发光机制进行了分析.在此基础上,选用6种泛函并结合溶剂化模型(PCM)在6-311++G(d,p)水平上分别计算苋菜红的吸收光谱和荧光光谱.计算结果表明:苋菜红含有分子内氢键,基态结构非平面,两个萘环所在平面有一定的夹角,激发态时两个萘环共平面;CAM-B3LYP泛函得到光谱的理论值与实验结果基本吻合;421 nm处的荧光峰值波长对应的轨道跃迁为LUMO→HOMO-1.     

全氟烃基联苯酯类液晶分子的光谱与热力学性质

使用密度泛函理论在B3LYP/6-311G*水平上计算研究了全氟烃基联苯酯类液晶分子的光谱和热力学性质。结果显示,分子的最低能量激发为HOMO→LUMO的p→p*跃迁, 对应的吸收波长值约为379 nm, 属于近紫外区。在298.15 K和标准压力下,标题化合物分子的生成反应为放热的自发过程,其标准摩尔生成焓与生成自由能分别为-4090.06和-3410.31 kJ.mol-1。     

2-取代芳基菲并咪唑类化合物的电子结构和光谱性质的理论研究

运用密度泛函理论,在B3LYP/6-31G(d)水平上对菲并咪唑(PI)及其8种2-取代芳基衍生物的结构进行了全优化,探讨了取代基对分子结构、电离势(I_P)、电子亲和势(E_A)、电荷转移、前线分子轨道能量和电子吸收光谱等方面的影响.采用含时的度泛函理论(TD-DFT)计算了各分子的气相及液相的电子吸收光谱,计算结果与实验值十分接近.并用GaussSum2.1程序模拟吸收光谱和态密度(DOS)图,结果表明,芳基4′-位上取代基对菲并咪唑(PI)和苯环的骨架结构没有很大的扰动,但它们重新调整了菲并咪唑环和苯环中原子电荷分布,前线分子轨道(LUMO)-HOMO)能隙降低,导致8种取代的化合物的吸收波长均发生了红移.     

桥基取代2,7’-(乙烯基)-二-8-羟基喹啉类化合物的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31G(d)水平上对2,7′-(乙烯基)-二-8-羟基喹啉(2,7′-Ethq_2)及其6种桥基取代物的几何结构进行了全优化,探讨了取代基对分子的结构、电荷转移、前线分子轨道能级、能隙等方面的影响.采用含时的密度泛函理论(TD-DFT)研究各分子的气相及液相中的电子光谱,分析光谱的变化规律.结果表明,取代基的电子效应和立体效应对取代物的电子结构和电子光谱有重要影响,取代基重新调整了2,7′-Ethq_2的原子电荷布居,改变了前线分子轨道能隙,导致吸收光谱发生变化.氨基和氰基对2,7′-Ethq_2影响较为显著,吸收波长红移较大.此外溶剂的极性对其电子光谱也有影响,随溶剂极性的增大,硝基取代物的最大吸收波长发生明显的红移,其它取代物的最大吸收波长均发生较小的蓝移.     

Experimental and quantum chemical calculational studies on 2-[(4-propylphenylimino)methyl]-4-nitrophenol

The Schiff base compound 2-[(4-propylphenylimino)methyl]-4-nitrophenol has been synthesized and characterized by IR, UV–Vis, and X-ray single-crystal determination. The molecular geometry from X-ray determination of the title compound in the ground state has been compared using the Hartree–Fock (HF) and density functional theory (DFT) with the 6-31G(d) basis set. The calculated results show that the DFT and HF can well reproduce the structure of the title compound. The energetic behaviour of the title compound in solvent media was examined using the B3LYP method with the 6-31G(d) basis set by applying the Onsager and the polarizable continuum model (PCM). The results obtained with these methods reveal that the PCM method provides a more stable structure than Onsager's method. Using the TD-DFT method, electronic absorption spectra of the title compound have been predicted and good agreement with the TD-DFT method and the experimental determination was found. The predicted nonlinear optical properties of the title compound are much greater than those of urea. In addition, DFT calculations of the molecular electrostatic potential and NBO analysis of the title compound were carried out at the B3LYP/6-31G(d) level of theory.     

1,8-萘酰亚胺类衍生物的结构特性对其吸收和发射光谱影响的密度泛函研究

利用B3LYP/6-31G(d)方法优化了一系列N取代1,8-萘酰亚胺类物质的结构,利用含时密度泛函TD-B3LYP/6-31+G(d)方法及C-PCM模式,计算了它们在气相及二氯甲烷溶剂中的吸收和发射光谱。利用计算得出的前线轨道电子云分布及其对应的能级对它们的取代基对电子吸收光谱的影响进行了讨论。结果表明：此种方法计算出的二氯甲烷溶剂中的1,8-萘酰亚胺的吸收光谱与实验光谱比较吻和。取代CO基团的CN基团及其成环在吸收光谱和发射光谱中发挥了重要的作用。酰亚胺结构上的改性即CN基团的引入及在萘环上取代基一方面引入了结构上的不对称性,导致了衍生物的偶极矩的增大;同时结构上的改性扩展了萘酰亚胺共轭结构。4位取代NO₂衍生物从基态到第一激发态的Mulliken原子电荷比5位多一些,这意味着5位取代NO₂衍生物提供了较多的电子。对N(Ph)₂ 和N(Me)₂衍生物而言,他们4位取代衍生物提供了更多的电荷。前线轨道电子云表明：OCNCN基团改性扩展和N(Me)₂, N(Ph)₂和NO₂取代基拓展了这类分子的π—π*跃迁范围,从而使得前线轨道能级差降低,它们的吸收和发射光谱也发生了一定程度的红移。对给体取代基而言,它们的4位是电子传输态;对受体取代基NO₂而言,它们的5位是电荷传输态。当NO₂基团与CO基团在同一侧及当N(Me)₂和N(Ph)₂与在CN在同一侧时,此类化合物具有较好的传导特性。从化合物1到4,吸收光谱红移了139 nm。电荷传输越明显,吸收光谱红移的就越多。OCNCO的结构改性及其电荷传输机理为今后的萘酰亚胺类物质的分子设计提供了设计理论依据。     

三种常见农药荧光光谱的量子化学研究

扑海因、啶虫脒和西维因是几种较为常用的农药分子。文章对此三种化合物分子的荧光光谱进行了理论研究。在B3LYP/6-31G水平下优化了这三种化合物的几何构型。在振动分析中,均未出现虚频率。基于此,在B3LYP/6-31+G的水平下计算了该类化合物的荧光光谱,所有计算结果与实验值基本吻合。此外,作者还发现扑海因分子中形成了分子内氢键,但是不太稳定,其键长为0.234 8 nm左右。     

咪唑[4, 5-f] 1, 10-邻菲罗啉及其2-取代芳基衍生物的电子结构与光谱性质

分别采用B3LYP/6-31G(d)和CIS/6-31G(d)方法对咪唑[4, 5-f] 1, 10-邻菲罗啉(ip)及其8种2-取代芳基衍生物的基态(S0)和单重激发态(S1)的几何构型进行了全优化, 并采用含时的度泛函理论(TD-DFT)计算了上述化合物的电子吸收和电子发射光谱. 分析了取代基对咪唑[4, 5-f] 1, 10-邻菲罗啉的电子结构、前线分子轨道、电离势Ip、电子亲和势EA及电子光谱的影响. 计算结果表明, 取代基使8种取代衍生物前线分子轨道(LUMO-HOMO)能隙降低,导致其最大吸收和发射波长均发生了红移. 化合物1～8的跃迁类型均为分子内电荷转移（ICT）跃迁,且1～4和5～8的电子转移方向刚好相反. 溶剂对其电子光谱也有影响, 振子强度增大, 最大发射波长红移. 另外, 8种取代衍生物的电离势降低, 电子亲和势增大, 化合物1~4易于空穴的注入, 5~8易于电子的注入.     

咪唑[4, 5-f] 1, 10-邻菲罗啉及其2-取代芳基衍生物的电子结构与光谱性质

分别采用B3LYP/6-31G(d)和CIS/6-31G(d)方法对咪唑[4, 5-f] 1, 10-邻菲罗啉(ip)及其8种2-取代芳基衍生物的基态(S0)和单重激发态(S1)的几何构型进行了全优化, 并采用含时的度泛函理论(TD-DFT)计算了上述化合物的电子吸收和电子发射光谱. 分析了取代基对咪唑[4, 5-f] 1, 10-邻菲罗啉的电子结构、前线分子轨道、电离势Ip、电子亲和势EA及电子光谱的影响. 计算结果表明, 取代基使8种取代衍生物前线分子轨道(LUMO-HOMO)能隙降低,导致其最大吸收和发射波长均发生了红移. 化合物1～8的跃迁类型均为分子内电荷转移（ICT）跃迁,且1～4和5～8的电子转移方向刚好相反. 溶剂对其电子光谱也有影响, 振子强度增大, 最大发射波长红移. 另外, 8种取代衍生物的电离势降低, 电子亲和势增大, 化合物1~4易于空穴的注入, 5~8易于电子的注入.     

乙酰苯胺分子的拉曼、红外光谱和简正振动分析

分别在3 500～50和3 500～600 cm-1范围内实验测量了乙酰苯胺(ACN)分子的拉曼和红外光谱。运用密度泛函理论(DFT)采用B3LYP 混合泛函和6-311G(d, p)基函数组,计算了该分子的平衡构型和振动频率。结果表明：理论计算的分子最优化构型参数与以往文献报道的实验数据吻合,优于以往由6-31G(d)基函数组计算得到的参数;理论计算的振动频率值和本实验的观测值吻合得较好。运用简正振动分析方法得到了ACN 分子各振动频率的势能分布(PED),对ACN 分子的振动频率归属做出了全面、准确指认。     

Synthesis,spectroscopic properties and DFT study of (E)-1-[(3-(trifluoromethyl)phenylimino)methyl]naphthalen-2-olate

The Schiff base (E)-1-[(3-(trifluoromethyl)phenylimino)methyl]naphthalen-2-olate was synthesized from the reaction of 2-hydroxy-1-naphthaldehyde with 3-trifluoromethylaniline. The title compound has been characterized by FT-IR, UV-vis and X-ray single-crystal techniques. The present X-ray investigation shows that the compound exists in the zwitterionic form. Molecular geometry of the compound in the ground state have been calculated using the density functional method (DFT) with 6-31G(d,p) basis set and compared with the experimental data. The calculated results show that the optimized geometry can well reproduce the crystal structural parameters. By using TD-DFT method electronic absorption spectra of the compound have been predicted and a good agreement with the TD-DFT method and experimental one is determined. In addition DFT calculations of the compound, molecular electrostatic potential (MEP), frontier molecular orbital analysis (HOMO-LUMO) and non-linear optical (NLO) properties were performed at B3LYP/6-31G(d,p).     

用密度泛函和从头算理论研究3-苯基-2-(4-硒基吗啉基)-5-苯基乙烯基-4H-咪唑啉-4-酮及其衍生物的构型,电子结构和振动光谱

本文测得了四种新型杀菌剂3-苯基-2-(4-硒基吗啉基)-5-苯基乙烯基-4H-咪唑啉-4-酮及其衍生物的FT-Raman光谱,并用密度泛函(DFT-B3LYP)和从头算(ab initio RHF)理论在6-31G(d)的水平上研究了化合物基态的构型,电子结构,并计算了它们的振动光谱。结果显示,HOMO-1轨道的主要来自于Se原子Pz电子的贡献,具有非键轨道特征,而化合物的其它4个最高占有轨道都具有π轨道特征。计算振动波数与实验基频很好的吻合。由于化合物分子结构中存在较大的共轭效应,咪唑啉环内C=N双键的伸缩振动模式明显地向低波数位移50cm-1。