B2H6分子结构和振动频率的DFT研究

用密度泛函理论(DFT)方法研究B2H6分子的几何结构、空间电子密度分布和轨道动量分布以及振动频率等基本性质.取DFT理论中的B3LYP方法和6-311++G* *基组对乙硼烷分子的几何构型进行全优化计算后分析其空间电子密度分布.利用不同方法和基组得到了轨道动量分布.在B3LYP/6-311++G* *基础上对优化后的结构进行正则振动频率分析.     

TiO基态 (X 3 Δr) 的势能函数与光谱常数

应用群论及原子分子反应静力学方法推导了TiO分子基态(X³Δ_r)的离解极限.采用不同的计算方法,包括密度泛函B3LYP,B3P86,BP86,B3PW91和MP2,MP4方法,结合不同基组计算了TiO分子基态的平衡核间距、能量和振动频率.研究表明,使用B3LYP方法,对O原子使用6-311+G基组,Ti原子使用6-311+ +G^**基组时计算得到的平衡几何结构、分子离解能和谐振频率与实验值符合得最好.使用优选出的方法和基组对T 关键词： TiO 势能函数 光谱常数 密度泛函理论     

3,5-二甲氧基苯甲醇振动光谱的研究

实验测量了3,5-二甲氧基苯甲醇(L₁OH)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：理论计算出的振动频率值和实验观测值吻合得较好。同时采用简正振动分析方法得到了各振动频率的势能分布(PED),从而对L₁OH分子的振动频率归属做出了全面指认。已有文献中还未见有对L₁OH分子振动光谱研究的报道。     

B2H6分子结构和振动频率的DFT研究

用密度泛函理论(DFT)方法研究B2H6分子的几何结构、空间电子密度分布和轨道动量分布以及振动频率等基本性质。取DFT理论中的B3LYP方法和6—311 G^**基组对乙硼烷分子的几何构型进行全优化计算后分析其空间电子密度分布。利用不同方法和基组得到了轨道动量分布。在B3LYP／6—311 G^**基础上对优化后的结构进行正则振动频率分析。     

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。     

HNO分子基态的结构与解析势能函数研究

应用群论及原子分子反应静力学的方法, 导出了HNO分子基态电子态和合理的离解极限.利用优选出的密度泛函理论B3LYP方法结合6-311G **优化计算了HNO分子基态的平衡结构和谐振频率.计算结果表明基态HNO分子稳定态为C_S构型,电子组态为X¹A',平衡核间距分别为R_H-N=0.1065 nm,R_N-O=0.1200 nm,键角∠H-N-O=108.60°,离解能D_e=15.379 eV.基态简正振动频率分别为:弯曲振动频率ν₁=1575.6351 cm^-1,对称伸缩振动频率ν₂=1673.2890 cm^-1,反对称伸缩振动频率ν₃=2837.7856 cm^-1.在此基础上,应用多体项展式理论导出了基态HNO分子的全空间解析势能函数,该势能函数等值势能图准确再现了HNO分子平衡结构和离解能. 关键词： 势能函数 光谱常数 密度泛函方法     

TiN分子基态(X2Σ)结构和势能函数

应用群论及原子分子反应静力学方法推导了TiN分子基态(X²Σ)的离解极限. 采用不同的密度泛函方法,包括BP86, B3P86, B3LYP, B3PW91, 分别选用不同的基组对TiN分子基态进行结构优化计算.通过比较得出使用BP86方法, 对N原子使用D95V++(d,P)基组和Ti原子使用6-311++G^**基组时,计算得到的平衡几何结构、分子离解能和谐振频率与实验值符合得最好. 并采用最小二乘法拟合改进的Murrell-Sorbie函数得到了相应电子态的完整势能函数. 计算得到的光谱常数与实验光谱数据符合得很好. 关键词： BP86 TiN分子基态 势能函数 光谱常数     

邻硝基苯甲醛缩对乙酰氨基苯胺席夫碱的分子结构和红外光谱密度泛函理论

采用密度泛函理论(DFT)-B3LYP方法在6-31G(d)基组水平上对邻硝基苯甲醛缩对乙酰氨基苯胺席夫碱的几何构型进行了全优化,得到其最稳定构型及能量.在优化结构基础上用同样的方法和基组计算了该分子的红外光谱振动频率并绘制了红外光谱图.在Gaussian View程序上对其红外光谱进行了归属.     

水杨醛缩对乙酰基苯胺希夫碱的合成及其荧光性质的理论研究

以水杨醛和对乙酰基苯胺为原料,首次采用绿色环保的室温固相反应方法制备了水杨醛缩对乙酰基苯胺希夫碱,用元素分析和核磁共振氢谱对产物进行了表征。测定了产物的紫外光谱、荧光光谱和相对荧光量子效率,发现该化合物具有较强的荧光性质。利用密度泛函理论(density functional theory, DFT)方法,在B3LYP/6-311G基组水平上优化了该化合物的基态分子构型。采用相同的方法和基组计算了标题化合物的振动频率,频率数据中没有虚频,即该优化构型是稳定的。分析理论计算结果发现：标题分子具有较强的芳香性和较大共轭体系。在基态优化结构的基础上应用含时密度泛函理论(TD-DFT),在B3LYP/6-31G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(CIS)方法优化了标题分子的激发态构型,并在此基础上用TD-DFT//B3LYP/6-31G方法计算了这种化合物的荧光发射光谱。将理论计算的光谱性质与实验的光谱数据相比较发现二者吻合较好。分析探讨了化合物分子的结构与其荧光性质之间的关系,为进一步寻找具有荧光性质的化合物提供了理论指导。     

硝酸丙酯结构、振动频率和热力学性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)研究硝酸丙酯化合物的分子结构、振动光谱和热力学等基本性质.取BLYP、B3LYP方法和6-31G*、6-31G**、6-311G*、6-311G**基组,对硝酸丙酯分子的几何构型进行全优化计算并分析其电子结构性质.和考虑了二级相关能校正的MP2/6-311G*计算结果比较表明,B3LYP/6-31G*是研究许多较大体系化合物卓有成效和颇有前途的方法.在B3LYP/6-31G*的水平上对优化后的结构进行了正则振动频率分析,用因子0.95校正后的振动光谱和实验结果比较,符合较好.进一步     

还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸拉曼光谱研究

还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)在维持细胞生长、分化、能量代谢以及细胞保护方面起着非常重要的作用,NADH的无创在体检测具有非常重要的意义。运用激光拉曼散射实验和密度泛函理论(DFT)计算研究了200～3 300 cm-1光谱范围内NADH分子的振动模式特性。DFT计算采用了B3LYP杂化方法,并选用了极化6-311+G(d,p)基组。为了准确的分析NADH分子的振动模式和频率,首先运用B3LYP/6-311+G(d,p)理论对NADH分子的基态结构进行了几何优化,并计算了基态结构NADH分子的各个键长和键角。同时考虑到DFT计算中的非谐性,运用波数线性标度方法对所有计算所得振动模式波数重新进行了标度。重新标度后,DFT计算所得的振动模式波数与激光拉曼散射实验观测到的拉曼峰波数吻合的很好：在200～3 300 cm-1整个光谱范围内,计算与实验结果具有非常好的线性相关性,而且大部分振动模式的计算与实验之间的偏差都小于5 cm-1。此外,讨论了实验观察所得拉曼光谱的分子振动模式归属,分析了NADH分子中腺嘌呤、烟酰胺、及二核苷酸的特征振动模式,并初步提出了运用拉曼光谱实现NADH快速准确无创在体检测的方法。位于732 cm-1处的拉曼峰是腺嘌呤的特征振动模式,而且可以选为检测NADH分子的最特征拉曼峰。位于1 690 cm-1处的拉曼峰是烟酰胺的特征振动模式,可以选为进一步准确检测NADH分子的另一个特征拉曼峰。位于1 086和1 339 cm-1两处拉曼峰的组合可以作为二核苷酸的特征振动模式,用于进一步更准确的检测NADH分子。所以在运用拉曼光谱法实现NADH快速准确无创在体检测时,可以首先运用位于732 cm-1处NADH分子的最特征振动模式进行快速检测,然后再运用位于1 690 cm-1及1 086和1 339 cm-1组合等特征振动模式进行准确分析。     

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。     

基于密度泛函的茶多酚分子EGCG和GCG的光谱计算

茶多酚是绿茶中主要生化活性成分之一。选取茶多酚中含量较高,同时也是性质较活泼、功效较明显的表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）及其异构体没食子儿茶素没食子酸酯（GCG）分子做红外光谱和紫外光谱的计算和研究。使用Gaussian软件,采用B3LYP密度泛函理论（DFT）在6-311g(d,p)基组水平上优化其几何构型。频率计算得到红外光谱后,再进行振动特征分析,可以看到在EGCG和GCG的红外光谱图中每个振动模式下所有基团振动的权重,结合谱图做出相应的振动归属和对比分析。发现：两分子红外谱图相似,分别在1 711和1 717 cm-1处为羰基的伸缩振动吸收峰,苯环上酚羟基的伸缩振动吸收峰集中在3 500~3 800 cm-1,1 000～1 600 cm-1的多个峰都有苯环面内弯曲振动参与,在1 350和1 280 cm-1附近吸收峰是亚甲基次甲基面内弯曲振动引起的,在500 cm-1以下吸收峰都为原子的面外弯曲振动。采用固相粉末压片法,使用IRPRESTIGE-21红外光谱仪测量了EGCG分子的红外光谱（400～4 000 cm-1）,对比理论计算的EGCG分子红外光谱各吸收峰位值,发现在固相中实际测得的EGCG分子的红外光谱与气相下的理论计算值基本吻合,理论计算值略微有些红移,原因可能是理论计算在气相条件下采用的势函数存在误差,相比于无分子相互作用力的气相,实际测量固相光谱的分子键强度比气相条件下要略大些。使用Gaussian软件,采用含时密度泛函理论（TD-DFT）,选取乙醇作为溶剂,计算了EGCG分子的15个激发态,分析了激发态的组成和能级跃迁情况。计算所得的2个吸收峰分别位于229.3和276.4 nm处,主要对应p电子与苯环π键上电子形成的p-π共轭的电子跃迁及苯环、杂环上π→π*跃迁。从分析振子强度得知,基态跃迁到S4,S5,S6和S12激发态为产生紫外光谱的主要原因,另外的激发态可能为禁阻跃迁,振子强度均小于0.01。上述计算值与使用UV-6100S型紫外分光光度计所测得的EGCG分子在乙醇溶剂中235.1和278.7 nm的最大吸收峰吻合,计算值略有蓝移,可能是茶多酚提取时或本身就带有弱碱性所致。该研究可为研究EGCG分子和GCG分子的性质和生物活性及茶多酚的抗氧化性提供理论参考。     

2,3-二氯吡嗪的红外、拉曼光谱和密度泛函研究

应用KBr压片法、熔融法分别测定了2,3-二氯吡嗪(2,3-DCP)结晶相和液相下400～4 000 cm-1范围内的傅里叶变换红外光谱(FTIR),及其600～4 000 cm-1内的傅里叶变换拉曼光谱(FT-Raman)。采用密度泛函(DFT)理论之B3LYP方法在6-311++G(2df,2pd)基组水平上优化了该分子的平衡几何结构,基于此结构应用谐性力场计算获得了2,3-DCP的振动频率、红外强度和拉曼活性并进一步计算了直到四阶的非谐性力场,将该力场带入标准旋振哈密顿量并利用二阶微扰理论获得了更加准确的振动频率,相应的红外、拉曼光谱。通过非谐力场获得的振动频率位置结合谐性强度与实验结果比对,对2,3-DCP的各振动带进行了详细指认,采用简正坐标分析方法得到各振动频率的势能分布(PED),首次对2,3-DCP的振动光谱进行了全面归属。结果同时显示：考虑非谐性效应后的理论结果大大提高了振动频率的预测性,用其获得的振动频率能很好的再现实验基频,其与实验值差异大多保持在10 cm-1以下,即使在谐振预期很差的高频区域,考虑非谐效应后这种差异也迅速降低到19 cm-1以下,这对正确归属和预期振动光谱是十分有帮助的。目前的结论也可推广应用到其他分子体系。     

D-荧光素的结构和振动光谱的理论研究

采用密度泛函的B3LYP和B3PW91方法在6-311++G**基组水平上全优化了D-荧光素分子的平衡构型和振动光谱。采用标度量子力学力场(SQM)方法研究了D-荧光素分子的振动光谱。为了详细分析振动模式的贡献,定义了分子的局域内坐标,用改编的分子振动计算程序组将计算的笛卡尔坐标力常数转换成了局域内坐标力常数。用GF矩阵方法进行了简正坐标分析,获得了振动频率和势能分布(PEDs)。根据PEDs对所有的振动模式进行了指认。结果表明,在红外光谱中,所有振动模式均有红外活性,其中吸收强度最强的峰的振动频率为1 780 cm-1,吸收强度为507 KM·mol-1,根据计算所得的PEDs矩阵,可以清楚的看出该振动吸收峰主要由羧基C₂₁O₂₂双键伸缩振动所贡献,其PEDs为93%。在拉曼光谱中,D-荧光素分子的所有振动模式也表现出了拉曼活性,振动频率在1 200～1 700 cm-1范围的吸收峰具有较强的拉曼活性。其中吸收强度最强的吸收峰的频率为1 573 cm-1,吸收强度为297 KM·mol-1,是五元环CN键的伸缩振动所贡献。结果可为进一步研究荧光素衍生物的结构、发光活性提供一定的理论依据。     

NH4+离子的结构和振动光谱

用Gaussian 03W 程序中的密度泛函B3LYP/6-31+G(d)方法对氨分子的质子化产物NH4+离子的可能几何构型进行了结构优化和频率计算,得到了它的稳定结构和红外振动光谱. 通过对计算结果的分析发现,NH4+的稳定构型为正四面体结构,属Td分子点群;它的红外振动光谱中共有两个位于3390 cm-1和1478 cm-1处的三重简并振动峰,分别对应着N-H键的反对称伸缩振动和弯曲振动.     

3,4-二氯-1,2,5-噻二唑的结构及其振动光谱

实验测量了3,4-二氯-1,2,5-噻二唑分子4000～400 cm-1区域内的红外光谱和3700～100 cm-1范围内的拉曼光谱,使用密度泛函理论计算了分子的稳定结构和振动频率.以实验测定频率为标准采用简正振动分析方法得到了各振动谱带的总能量分布,从而对该分子的振动频率做出了全面归属.     

尼古丁分子的能级结构和光谱计算

研究尼古丁分子的能级结构与光谱特征,对更好地了解尼古丁分子的毒性和药性有理论指导作用.基于密度泛函理论(DFT),本文利用Gaussian 09软件在B3LYP/6-311G(d,p)基组水平上对尼古丁分子进行结构优化,再采用含时密度泛函理论(TD-DFT)在乙醇溶剂中计算尼古丁分子的15个激发态.使用Multiwfn波谱分析软件对分子前线轨道进行计算,并绘制出分子的红外谱图和紫外谱图.通过前线轨道分析可知,尼古丁分子的亲核位点是吡啶环上的C3和N6、亲电位点是吡咯环上的N22.吡啶环上的C-H、N-H键面内伸缩振动峰主要集中在3049～3079 cm~(-1),吡咯环上的甲基、亚甲基的伸缩振动峰主要集中在2796～3005 cm~(-1),其中在2816 cm~(-1)处甲基上C-H键振动峰最为明显,占比43.3%;吡咯环与吡啶环的摆动峰主要集中在1027～1455 cm~(-1),吡啶环的面内振动峰主要集中在1008～1027 cm~(-1),在800 cm~(-1)以下吸收峰都为吡啶环的面外摆动峰.紫外光谱的最大吸收峰位于173.46571 nm处,主要是由基态S0跃迁到激发态S5、S6、S10、S11、S12、S13、S14形成的,其中基态S0跃迁到激发态S11的贡献最大,其余激发态跃迁振子强度小于0.03,为禁阻跃迁.     

基于拉曼光谱的大豆细菌性病害标志物研究

大豆在生长过程中因病害影响其产量会急剧下降,如果不及时判别出病害种类,喷洒相关农药,病害严重的大豆甚至会绝产。及时判别病害种类进行合理施药,阻止病害进一步发展是保证大豆安全生产的重要环节。目前,基于大豆植株细菌性病害的病原菌鉴定和聚合酶链式反应（polymerase chain reaction,PCR）的鉴定方法,最短需要两天时间,因此,快速检测大豆病害种类的方法成为该作物,也是建立智慧农业生产的关键环节之一。应用拉曼光谱快速检测技术诊断大豆病害,构建N-乙酰胞壁酸分子空间结构,采用密度泛函理论通过利用B3LYP/6-31+（d, p）基组优化大豆细菌性病害标志物N-乙酰胞壁酸的分子结构计算其拉曼光谱,并进行理论因子校正,校正因子为0.985 7;采用微区三级拉曼光谱技术探测该标志物N-乙酰胞壁酸的拉曼光谱,采用平滑、去基线、截取波数范围等过程进行光谱预处理;在理论和实验对比分析的基础上,指认大豆测试和计算的拉曼光谱对应的特征峰,峰值波数相差大多在0~10 cm-1,实验数据与理论计算结果基本一致,判定了振动拉曼光谱的特征峰及其对应的分子结构的关系。结果表明：大豆细菌性病害标志物N-乙酰胞壁酸分子在200~1 650 cm-1范围内含15个特征峰,较强峰值和振动归属分别为229.0 cm-1的甲基摇摆振动和764.0 cm-1环内的摇摆呼吸振动等,给出了键长、键角和二面角等15个振动峰的空间结构参数,指证了N-乙酰胞壁酸分子的特征结构。结果也证明了可通过多种生物分子的大豆拉曼光谱测量,筛选细菌性病害标志物N-乙酰胞壁酸分子的拉曼光谱,能够有效识别细菌性病害。智慧农业生产中利用拉曼光谱快速检测技术,是农作物病害检测诊断的一种有效方法,若结合应用机器学习方法与光谱分析识别,以快速、准确和便捷的方式为智慧农业的健康生产及保驾护航发挥效用,是推进我国农业发展的重要环节。     

Theoretical study of the structure and analytic potential energy function for the ground state of the PO₂ molecule

In this paper, the energy, equilibrium geometry, and harmonic frequency of the ground electronic state of PO2 are computed using the B3LYP, B3P86, CCSD(T), and QCISD(T) methods in conjunction with the 6-311++G(3df, 3pd) and cc-pVTZ basis sets. A comparison between the computational results and the experimental values indicates that the B3P86/6-311++G(3df, 3pd) method can give better energy calculation results for the PO 2 molecule. It is shown that the ground state of the PO2 molecule has C2v symmetry and its ground electronic state is X2 A1 . The equilibrium parameters of the structure are R P O = 0.1465 nm, ∠OPO = 134.96°, and the dissociation energy is Ed = 19.218 eV. The bent vibrational frequency ν 1 = 386 cm-1 , symmetric stretching frequency ν 2 = 1095 cm-1 , and asymmetric stretching frequency ν 3 = 1333 cm-1 are obtained. On the basis of atomic and molecular reaction statics, a reasonable dissociation limit for the ground state of the PO2 molecule is determined. Then the analytic potential energy function of the PO2 molecule is derived using many-body expansion theory. The potential curves correctly reproduce the configurations and the dissociation energy for the PO2 molecule.