高压下1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐的振动光谱及同位素效应

用密度泛函理论方法研究1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐(HATO)晶体在高压(<40 GPa)下性质。在GGA-PW91计算水平并结合超软势基组对HATO晶体结构进优化,其优化结构能再现实验结果。分子间O…H间距随压力的增加而显著减小;但O—H和N—H键长呈现非单调变化。基于不同压力下的优化晶体结构,利用非周期性计算并经校正因子0.967 9校正,求得相应压力下的红外和拉曼谱。预测最强拉曼峰对应于C—C伸缩和NH₂对称变形,位于1 580 cm-1,与实验结果一致。虽然阴离子不含氢原子,但阳离子的氘代仍对阴离子的振动光谱产生影响。高压导致分子间氢键增强,导致参与氢键的O—H和O—D振动的拉曼波数减小。氘代后,ND₂的拉曼位移的最明显变化是ν₂伸缩振动波数在高压下急剧增加,导致ND₂ ν₂/ν₃在高压下发生偶合。计算出的ν₁至ν₃振动的同位素效应比ν(NH₂)/ν(ND₂)均为1.36～1.38,与由折合质量所求得的值相一致。氘代和压力的变化可引起不同振动模式的偶合。     

1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二（桥联二丙羧基）酞菁铜的合成及性质研究

对新型取代基酞菁和酞菁晶体合成和性质进行了研究。因为酞菁在信息、医疗、化工等众多领域有很广泛的应用,所以近百年来一直是科学家研究的热点课题。酞菁经过近百年的研究,科学家已经合成了上万种酞菁衍生物,但是,随着科技的不断进步,人类社会不断发展的需求,具有新特性的新型酞菁的获得仍是相关科技工作者孜孜以求的目标。为此,在本论文中,我们改进了合成方法,合成了新型的桥联酞菁材料：1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二（桥联二丙羧基）酞菁铜,表征其结构。并研究电化学性质。首先以丙二酸和3,6-二羟基邻苯二腈为起始原料,以水为溶剂,加入浓硫酸作为催化剂,先合成前体,即丙二酸3,3′-二(6–羟基邻苯二腈)脂。然后再用丙二酸 3,3′-二(6-羟基邻苯二腈)脂与一水合乙酸铜,以正戊醇为溶剂,以DBU为催化剂,合成了1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二（桥联二丙羧基）酞菁铜,其分子式是C₃₈H₁₆N₈O₁₂Cu。对1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22–二（桥联二丙羧基）酞菁铜进行紫外吸收及荧光光谱测定,证明合成产物是目标产物,并研究了1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二（桥联二丙羧基）酞菁铜的电化学性质。     

KBrO_3在高压下拉曼光谱和结构的研究（英文）

利用原位高压拉曼散射和X射线衍射技术,研究了KBrO3在高压下晶格振动和晶体结构演化行为。最高压力达30.9GPa。通过拉曼光谱发现,在高压下拉曼峰位除了单调移动,没有其它变化,表明KBrO3在研究的压力范围没有发生相变。原位高压X射线衍射实验数据显示,其在高压下依然保持常压的六方结构。通过进一步分析,分别得到了体弹模量B0=25.9(2)GPa(B′0=5.68(0.38))和部分拉曼峰的Grüneisen参数。     

1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐离子液体的结构及振动光谱研究

本文以中、远红外光谱(4000¹00cm-1)、拉曼光谱(3500100cm-1)、拉曼光谱(3500¹00cm-1)与密度泛函理论计算相结合的方法,研究了1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐的稳定结构与振动频率。在实验测定样品红外与拉曼光谱的基础上,对该分子的振动频率进行了详细归属。     

乙基苯胺的转动光谱及分子结构（英文）

本文使用傅里叶变换微波谱仪研究了乙基苯胺类物质(邻乙基苯胺,间乙基苯胺,对乙基苯胺)的分子结构.由于此类分子含氮原子(I~(14)N=1),因此跃迁谱线中都呈现出核四级裂分.通过比较实验测定得到的分子结构,可总结苯胺环上不同位置乙基的取代对氨基及分子整体结构的影响.     

1,2,4-三唑-3-羧酸溶液的拉曼光谱研究（英文）

本文实验测量了1,2,4-三唑-3-羧酸根(TC~-阴离子)及其环去质子化衍生物(dp-TC~2-二价阴离子)在水溶液中的拉曼光谱,并采用MN15泛函和PCM溶剂模型计算了其几何结构、振动频率和拉曼强度.基于计算光谱和氘化位移的测量,对dp-TC~(2-)的拉曼光谱做了清楚的光谱标识.本文还系统研究了TC~-阴离子的各种质子互变异构体,发现2H互变异构体比其他互变异构体更稳定,并且TC~-溶液的实验拉曼光谱与单体2H互变异构体的计算光谱也基本一致.与计算光谱相比,实验观测到的谱带分裂可能来自于TC~-的氢键结合二聚体的影响.     

2-三氟甲基吡啶的转动光谱及分子结构研究（英文）

本文测定了2-三氟甲基吡啶在2～20 GHz频率范围内的高分辨转动光谱.测定了转动常数、~(14)N核四极耦合常数及离心畸变常数等一系列光谱参数.同时还在自然丰度下测定了5个~(13)C和1个~(14)N单取代同位素异数体的光谱数据.实验结果结合从头算准确地推导出2-三氟甲基吡啶的骨架结构.实验测得同位素异数体的平面转动惯量P_(cc)数值均为44.46 uA~2,表明此分子具有C_s对称性.此外,本文计算了吡啶、2-氟吡啶、2-甲基吡啶和2-三氟甲基吡啶的分子表面静电势,以此分析了三氟甲基的取代对电子分布的影响.     

2,5—二（甲基苯基）—1,3,4—恶二唑的红外光谱特性

本文用红外光谱法研究了２，５－（邻甲基苯基）－１，３，４－恶二唑和２，５－二（间甲基苯基）－１，３，４－恶二唑的红外光谱特性，并对其主要谱带进行了指认和比较。     

2～6 GHz范围内二苯并呋喃的纯旋转光谱（英文）

本文使用自己搭建的宽带啁啾脉冲傅里叶变换微波谱仪对二苯并呋喃在2～6 GHz范围内的转动光谱的测量和归属.对微波光谱的分析获得了40个b型跃迁的归属,精确地确定了旋转常数A=2278.19770(38) MHz、B=601.12248(10) MHz和C=475.753120(98) MHz.     

1,3-和1,4-环己亚硝酸二酯电子轰击解离的结构效应（英文）

烷基亚硝酸二酯是一种重要的亚硝化剂,也是大气中NOx污染物的来源之一,近年来引起了人们的广泛关注.烷基亚硝酸二酯中两个ONO官能团对分子反应活性的影响以及在化学反应中的作用尚不清楚.本文用电子碰撞电离质谱研究了 1,3-环己亚硝酸二酯和1,4-环己亚硝酸二酯的解离过程.实验结果发现两种结构异构体的分解产物不同:除了亚硝酸酯的特征碎片NO~+(m/z=30)外,对于1,3-异构体,碎片离子m/z=43和71的丰度最高;而对于1,4-异构体,电子碰撞电离质谱谱图中解离产物m/z=29、57、85和97的强度较大.对中性分子、分子离子以及中间产物的结构和电荷计算结果显示,1,3-环己亚硝酸二酯的分解清楚地显示出两步解离机制,即母体阳离子M~+首先失去一个NO,然后中间离子(M-NO)~+通过两个αC-βC键的断裂打开六元碳环;对于1,4-环己亚硝酸二酯,除了两步分解机制之外,还可以直接从母体阳离子M~+发生βC-βC键的裂解.研究结果有助于理解在大气反应及亚硝化合成反应中烷基亚硝酸二酯的分子结构对反应历程的影响.     

5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇的结构和振动光谱的密度泛函理论研究

本文选用混杂的B3LYP密度泛函理论方法,在Lanl2dz水平上,对5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇[Por(Fc)2]Y(Pc)的结构进行了优化,结果表明,5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇呈现出三明治型构型,卟啉环与酞菁环呈穹型围绕在金属钇原子周围。对分子内主要的键长与键角进行了理论计算,通过频率计算,得到了5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇[Por(Fc)2]Y(Pc)的红外光谱图,与实验所得的红外光谱图进行比对,将理论计算和实验所得的光谱主要振动峰进行了线性回归拟合,相关系数为0.992,标准偏差为16.96。理论计算与实验所获得的红外光谱图基本一致,说明本文所选用的DFT理论计算方法是可行的。通过GaussView软件对5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇的红外谱带简正振动模式进行了指认。此外,分析讨论了5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇[Por(Fc)2]Y(Pc)的分子静电势,确定了极大值与极小值的位置。对于研究5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇分子的性质,提供了相应的理论基础。     

蛋白质跨膜传输的飞秒和频振动光谱快速实时监测（英文）

精确表征界面蛋白质结构与动力学行为是理解生物大分子功能及其与界面相互作用机制的核心.而其关键在于发展同时具有足够结构与时间分辨度的技术来捕捉界面蛋白质的动态结构变化.本文利用本小组最近发展的飞秒和频振动光谱系统来实时研究蛋白质跨膜传输过程.该系统实现目前文献报导中最快的和频光谱采谱速度.通过实时监控WALP23与DMPG双层膜作用过程中酰胺I和酰胺A的和频信号,发现WALP23最初以无规则卷曲结构吸附在凝胶相的DPMG双层膜表面.DMPG膜表面上WALP23的吸附,会导致膜表面电荷发生反转,从而改变膜界面水分子的取向.通过加热使DMPG由凝胶相转变为流动相后,WALP23以N端插入的方式实现跨膜过程.在跨膜过程中,WALP23结构由无规则卷曲转变为α-螺旋/回环混合结构,最后形成纯α-螺旋结构,同时引起DMPG膜的去水合作用.此系统可直接应用到其他界面快过程的表征工作,将有助于深入理解各种界面现象的本质.     

基于二维相关红外光谱的鱼糜品质检测可行性分析（英文）

对二维相关光谱在鱼糜品质检测中的可行性进行了分析。利用二维相关技术结合中红外光谱技术对冻融处理后白鲢鱼糜蛋白二级结构变化进行了分析。在冻融次数和温度双重外扰的作用下对样品进行了分析。以冻融次数为外扰的二维相关光谱分析结果揭示了鱼糜蛋白二级结构的变化顺序:α-螺旋结构、分子内聚集的β-折叠结构→反平行的β-折叠结构→羰基结构;基于温度外扰的二维相关光谱分析结果表明:冻融处理1次和2次后鱼糜蛋白二级结构变化轻微。而冻融处理3次之后鱼糜蛋白二级结构已遭到严重破坏。结果分析还发现:外扰温度为45℃时,温度对羰基的影响比大大小于冻融循环对鱼糜蛋白二级结构的影响。以上结果说明二维相关光谱技术可以探测并直观的反应出鱼糜蛋白二级结构变化程度。如果能将这种变化程度量化,则可以利用该技术对鱼糜新鲜度等品质进行快速检测。     

1-氯-1,1-二硝基-2-（N-氯脒基）乙烷的波谱解析

在酸性条件下,用高锰酸钾氧化1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7）时,得到一种非预期的新化合物。通过元素分析、红外、核磁和质谱等波谱分析数据,鉴定样品的结构为1-氯-1,1-二硝基-2-（N-氯脒基）乙烷,并对其裂解途径进行了推断。     

1-庚烯/空气的高压层流火焰传播研究（英文）

本文使用定容圆柱形燃烧弹,在初始温度373 K和初始压力1、2、5、10 atm的条件下,对当量比从0.7到1.5的1-庚烯/空气混合物的层流火焰传播进行了研究.利用记录的纹影图像处理得到层流火焰传播速度和马克斯坦长度.基于先前报道的1-己烯燃烧反应动力学模型,发展了1-庚烯的模型.该模型验证了本工作测量的1-庚烯层流火焰传播速度数据及文献中的1-庚烯着火延迟时间数据.通过开展敏感性分析和路径分析,帮助理解了1-庚烯在不同压力下的高温化学及其对层流火焰传播的影响.另外,比较了1-庚烯/空气和先前报道的正庚烷/空气的层流火焰传播.由于更强的放热性及反应活性,1-庚烯/空气的层流火焰传播速度在绝大多数条件下均快于正庚烷/空气的结果.     

四臂星型聚电解质刷在外加三价盐离子和电场下的塌缩（英文）

本文采用Langevin动力学模拟的方法,研究存在三价盐离子时,接枝在带相反电荷的极板上的部分带电的四个臂星型链呈现出的塌缩现象.结果表明,在电场作用下,接枝星型链的平均带电分数和盐浓度在带电单体和三价盐离子的竞争性吸附中起关键作用.对于接枝在带相反电荷的极板上的带电分数较高的星型链,刷子会塌缩到接枝极板上,并会产生极板表面电荷的过度补偿现象.当带电分数较低时,如果星型链所带电荷数与三价盐离子电荷数相同,即使在很低的盐浓度下,极板对三价盐离子的吸引能力也高于对星型链中的带电单体的吸引.结果表明,星型链在带电分数较低的情况下,三价盐离子的加入不会导致接枝电极表面电荷的过度补偿.此外,本文还研究了三价盐离子对电场作用下星型刷的拉伸的影响.     

新型BODIPY荧光染料的合成及光谱性质研究（英文）

传统的BODIPY荧光染料具有荧光量子效率高、摩尔消光系数大、紫外吸收和荧光发射峰窄等优点,然而这类荧光染料普遍存在荧光发射波长短和Stokes位移小的缺点,因而限制了它们在体内生物传感及成像方面的广泛应用。为了得到荧光发射波长较长和Stokes位移大的BODIPY荧光染料,以BODIPY母核为基本结构,通过在它的8位连接吸电子性质的酯基来增加分子内电荷转移程度,同时在其3,5位引入供电子的芳香取代基增加分子的π共轭结构,合成得到了一类8位酯基取代的新型BODIPY荧光染料。所得到的新型BODIPY荧光染料的化学结构经过1 H NMR,13 C NMR和HR-MS得以确认。光谱测试结果表明,这类染料的紫外吸收光谱(λabs=536nm)和荧光发射光谱(λem=592nm)与普通的BODIPY相比都发生显著红移(80nm),并且保持了较高的荧光量子效率(Ф=0.43)。此外,这类BODIPY荧光染料的紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱几乎完全分开,Stokes位移长达60nm,可以有效地避免自吸收和生物样品的背景干扰。密度泛函理论计算结果表明,这种相对较大的Stokes位移主要是由于染料分子在基态和激发态下不同的几何构型所造成的。该类化合物的光物理性能受溶剂的影响小,是一类性能优良的新型荧光染料。细胞成像结果表明,染料1具有良好的细胞渗透性和光稳定性,可以实现对细胞的荧光成像。     

基于模型的红外光谱温度预测及校正方法（英文）

温度校正是红外光谱定性定量分析中的一个关键问题,通过去除光谱数据中的温度效应,可以改善模型的线性度,从而提高模型的预测精度。通常的温度校正方法不仅需要记录训练集光谱的采集温度,而且需要记录测试集光谱的采集温度,这对很多实际应用中的光谱温度校正造成了困难。提出了一种基于模型的光谱温度预测及校正方法,通过训练集数据对光谱中的温度信息进行建模,利用模型的信息,从而能从测试集光谱数据中估计出采集温度,并进行光谱数据的温度校正,降低了温度校正方法对测试集光谱数据采集温度的依赖性。作为方法的验证,进行了两部分的实验:在第一部分的实验中,通过对十个浓度的水-乙醇二元混合物光谱数据的温度预测以及温度校正的实验,证明了本文方法的有效性;在第二部分的实验中,我们采用了Wulfert的经典温度校正方法 CPDS的实验数据和实验方案,对三元混合物的光谱数据进行温度预测以及温度校正,得到了不亚于CPDS方法的温度校正效果,同时也证明了该方法对三元混合物光谱数据的适用性。通过两部分的实验表明,在缺少测试集测量温度的情况下,提出的温度校正方法仍可对光谱数据进行有效的预测和校正,降低了温度校正方法对测试集数据的依赖性,从而提高了温度校正方法的适用性。     

西北盐碱土理化性质的高光谱建模及预测（英文）

高光谱数据具有光谱分辨率高、波段连续性强、信息丰富等特点,在土壤信息的监测中得到广泛应用。利用高光谱遥感技术测定盐渍化土壤属性对灌区农作物的生长和农业可持续发展具有重要意义。采集玛纳斯河流域221个土壤样品,分别测定土壤电导率(EC)、有机质(SOM)和Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+)三种离子浓度含量等土壤理化性质和光谱反射率曲线,并由三种离子含量得出钠吸附比值(SAR),采用逐步线性回归方法建立EC,SOM和SAR与原始光谱反射率(R)、标准正态变量(SNV)、归一化差异植被指数(NDVI)、倒数的对数(LR)、一阶微分(FDR)和去包络线(CR)等六种指标的模型。模型验证结果表明,相较其他五种变量的模型,以R为自变量的EC对数模型精度最高,相关系数为0.782,均方根误差为0.256。以NDVI为自变量的土SOM预测模型精度最高,相关系数为0.670,均方根误差为5.352。以FDR为自变量的SAR预测模型精度最高,相关系数为0.647,均方根误差为1.932。EC预测模型效果最好,SOM预测模型次之,SAR预测模型精度最低。最优模型中EC,SOM和SAR的敏感波长分别分布于395~1 801,352~1 144和394~1 011nm波段。由于土壤中各属性的差异和不同成分空间分布的变异性,对于不同土壤性质的建模和验证结果差异较大。本研究可为盐渍化土壤的高光谱遥感监测提供依据。     

基于密度泛函理论的盐酸罂粟碱太赫兹振动光谱计算与分析（英文）

为了进一步探究太赫兹振动光谱的理论机理,为违禁药品的太赫兹光谱检测提供完善合理的科学依据,本文以盐酸罂粟碱为例,基于第一性原理的密度泛函理论计算方法,利用BLYP、LC-BLYP、B97-XD、B3LYP和CAM-B3LYP函数并结合6-311++G(d,p)基组,分别讨论其分子构象并对盐酸罂粟碱的光谱吸收特性和振动模式进行了表征和分析.计算结果表明,盐酸罂粟碱是以异喹啉N原子上的质子化阳离子和两个最低质子化构象的形式存在的.四个指纹峰中有三个是由能量最低的分子构象共振引起,另一个是由第二个最低能量的分子构象共振引起的.在该方法中,LC-BLYP函数被证明是五个函数中最合适的一个.研究表明,太赫兹时域光谱技术可以有效地检测非法药物,采用密度泛函理论合理计算振动频率,可以为今后违禁药品及各种衍生物的检验提供依据.