芳香性取代基对2-(2-羟基苯基)苯并咪唑激发态质子转移和光谱性质影响的理论研究

运用密度泛函(DFT)和含时密度泛函(TD DFT)理论方法研究了在2-(2-羟基苯基)苯并咪唑(HBI)苯环羟基的对位分别被呋喃基、吡咯基等五种芳香性取代基后的衍生物(HBI-R)分子内质子转移过程，考察了取代基的电子离域效应对分子结构、分子内氢键和质子转移的影响，模拟计算了各分子的IR振动光谱和电子光谱。研究发现，基态的HBI与HBI-R分子内氢键O—H…N比O…H—N强度大，因氢键中的O—H增长和H—N的缩短，激发态氢键O—H…N弱于O…H—N强度，基态和激发态的稳定构型分别为醇式和酮式结构，取代基总体上使酮式构型相对稳定性有所增加，但呋喃基、吡咯基和噻吩基却略降低了激发态酮式构型相对稳定性。取代基降低了HBI基态和激发态分子内质子转移反应的能垒，但影响不大。电子吸收光谱的最大吸收峰和荧光光谱的最大发射峰主要源于前线分子轨道HOMO与LUMO之间的电子跃迁，芳环取代基增强了电子离域效应，使光谱的吸收峰和发射峰波长均有较大的红移。

Effect of aromatic substituent on the excited state proton transfer and spectral properties of 2-(2-hydroxyphenyl)benzimidazole: A theoretical study