几种香豆素衍生物核磁共振谱的理论研究（英文）

在B3LYP/6-311G(d,p)水平下对六种香豆素衍生物的结构进行了优化,并通过振动分析验证了其稳定性。利用GIAO方法在B3LYP/6-311G(d,p)水平下研究了香豆素衍生物的NMR谱。研究表明,六个化合物结构共平面性较好,具有较大共轭体系;不同的取代基和取代基的不同位置对几种香豆素衍生物的NMR都有不同的影响。苯环上的氢原子被其他基团取代后,其α-C原子和邻位碳原子的δ值变化明显,而间位碳原子δ值几乎没有变化。取代基的电负性对α-C原子δ值的影响具有一定规律性,而共轭效应对苯环碳原子的影响则更为复杂。最后,为了说明理论计算值与实验值之间的相关性,给出了六种衍生物化学位移值的理论与实验值相关图,并进行线性回归。结果表明,六种香豆素衍生物的化学位移理论与实验值之间的相关性非常好。     

以9-蒽醛为荧光基团的吡唑啉衍生物荧光探针对Fe3+和Cu2+的检测

以9-蒽醛为荧光基团,吗啉环和吡唑环为识别基团,合成了一种新型荧光探针1,5-二苯基-3-（10-（吗啉甲基）蒽-2-基）吡唑啉（PMAP）,利用¹H NMR、¹³C NMR和单晶衍射表征其结构,通过荧光发射光谱和紫外可见吸收光谱研究其离子识别性能。结果表明,探针PMAP对Fe³⁺、Cu²⁺具有良好的识别效果,荧光量子产率分别从0.14降到0.05和0.04,溶液颜色从淡黄色变为蓝色。PMAP与Fe³⁺/Cu²⁺以1∶1的化学计量比形成配合物,检测限约为1 μmol·L^-1。同时,干扰实验表明PMAP具有良好的抗干扰性能。在实际样品中的应用表明,PMAP传感器能有效地检测实际水样中的Cu²⁺和Fe³⁺。另外,根据Fe³⁺、Cu²⁺和H+不同组合时PMAP的量子产率构建了分子水平上的三输入NOR逻辑门电路。     

四种姜黄素类似物核磁共振谱的理论研究

在B3LYP/6-31G(d, p)水平下优化了四种姜黄素类似物的几何构型,并通过振动分析验证了其构型稳定性。在B3LYP/6-311G(d, p)水平下计算了该类化合物的核磁共振谱,研究结果表明：四种化合物主体结构共平面性较好,为一较大共轭体系。由于羟基及甲氧基的引入,使Compound-B/C/D中C₃,C₄以及Compound-A/D中C₅均具有较大δ值,Compound-A中C₄和C₆的δ值相对较小,C₃的δ值相对较大。而在羰基与碳碳双键所形成的共轭羰基化合物中,羰基C₁₃的δ值(183 ppm)相对于乙醛中的δ值(201ppm)有所减小,C_{11, 15}(α碳)的δ值(122 ppm)相对减小,而C_{9, 17}(β碳)的δ值(145 ppm)相对增大。最后,通过线性回归方法,利用相关系数值r研究了1H NMR δ值的实验和理论计算值的相关性,结果表明相关性较好,实验值和理论值基本吻合。     

以9-蒽醛为荧光基团的吡唑啉衍生物荧光探针对Fe3+和Cu2+的检测

以9-蒽醛为荧光基团,吗啉环和吡唑环为识别基团,合成了一种新型荧光探针1,5-二苯基-3-(10-(吗啉甲基)蒽-2-基)吡唑啉(PMAP),利用1H NMR、13C NMR和单晶衍射表征其结构,通过荧光发射光谱和紫外可见吸收光谱研究其离子识别性能。结果表明,探针PMAP对Fe³⁺、Cu²⁺具有良好的识别效果,荧光量子产率分别从0.14降到0.05和0.04,溶液颜色从淡黄色变为蓝色。PMAP与Fe³⁺/Cu²⁺以1∶1的化学计量比形成配合物,检测限约为1μmol·L^-1。同时,干扰实验表明PMAP具有良好的抗干扰性能。在实际样品中的应用表明,PMAP传感器能有效地检测实际水样中的Cu²⁺和Fe³⁺。另外,根据Fe³⁺、Cu²⁺和H+不同组合时PMAP的量子产率构建了分子水平上的三输入NOR逻辑门电路。     

一种基于吗啉衍生物的Fe3+/Cu2+荧光探针

以9-蒽醛为荧光基团,吡唑和吗啉为识别基团,合成了一种荧光分子探针4-((3-(1-苯基-5-吡啶基-4,5-二氢-1H-吡唑-3-基)蒽-9-基)甲基)吗啉(L)。其结构经1H NMR、13C NMR表征,利用荧光发射光谱和紫外吸收光谱研究其离子识别性能。结果表明,探针L对Fe~(3+)和Cu~(2+)具有较强的选择性识别性能,荧光量子产率分别从0.47降到0.21和0.14;探针L的溶液颜色分别从淡黄色变为棕褐色和蓝色,裸眼可判断探针L选择性识别Fe~(3+)和Cu~(2+)。另外,根据Fe~(3+)、Cu~(2+)和H+不同组合时探针L的量子产率构建了分子水平上的三输入"NOR"逻辑门电路。     

7-羟基香豆素红外光谱的密度泛函理论研究

红外光谱是化合物结构鉴定的重要信息来源,对天然有机药物的分子结构及其生物活性研究意义重大。而随着理论计算方法更加合理、计算精度不断提高,理论计算在红外光谱模拟、振动模式归属指认等方面优势更加明显,对红外光谱解析等实验研究具有重要参考价值。本研究利用密度泛函理论(density functional theory, DFT)/B3LYP方法,在6-311G(d,p)基组水平对7-羟基香豆素进行了几何结构优化和红外光谱计算,得到稳定结构及全部振动模式。计算结果显示7-羟基香豆素红外光谱吸收峰主要分布于波数3 700～3 500,3 150～3 000,1 750～1 400,1 400～1 000,1 000～50 cm-1几个区域。除波数3 700～3 500,3 150～3 000 cm-1范围内振动相对独立,分别归属为O—H伸缩振动和芳环C—H伸缩振动外,其他几个区域均较为复杂,谱峰不同程度由多个振动模式叠加而成。最后,根据振动模式理论及振动图像分析,对所有振动模式进行了详细指认。并通过线性回归方法,利用相关系数值r研究了7-羟基香豆素红外光谱主要吸收峰波数理论计算值和实验数据的相关性。结果表明,计算值和实验值基本吻合,相关系数值等于0.998 5,相关性较好;采用密度泛函理论在该基组水平对7-羟基香豆素红外光谱的理论计算较为可靠。     

四种对位取代姜黄素类似物荧光光谱的理论研究

在B3LYP/6-31G(d,p)水平下优化了四种姜黄素类似物的几何构型,并通过振动分析验证了其构型稳定性。在此基础上利用单激发组态相互作用方法(CIS)对激发态进行了几何优化,最后通过含时密度泛函(TD-DFT)计算了荧光发射光谱。研究结果表明:四种化合物结构共平面性较好,为一较大共轭体系。随着苯环上羟基和卤素原子的引入,增大了π电子的共轭程度,荧光发射波长变长,荧光光谱均出现不同程度的红移。其中由于羟基是给电子基团,荧光光谱红移现象更明显。四种化合物荧光发射波长大小顺序与其前线区域轨道间隙能量大小顺序吻合,进一步表明间隙能量与荧光发射光谱的相关性。