水溶性苝系衍生物荧光探针识别金属离子的光物理机制计算研究

随着人们对荧光化合物电子光谱和光物理行为的深入研究,在利用荧光分子作为探针,检测各种不同体系的状态及其变化等方面都有了巨大的进展。其中,N,N′-二天冬氨酸铵盐-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(PTCDA)是一种水体环境中选择性好灵敏度高的典型荧光分子探针。本文用密度泛函理论对PTCDA的光物理机制进行研究。计算了PTCDA分子在理想状态下的最优构型,电荷布居和激发光谱。根据计算结果,拟合此苝系衍生物激发态与Cu2+结合前后的吸收光谱,与Cu2+结合前后,吸收光谱峰形相似,加铜后整体吸收峰位发生了红移,有猝灭变色现象。通过与实验值的对比,计算所得分子构型合理有效,激发光谱谱峰位置切合实际。分析得出：PTCDA分子对二价铜离子有较好荧光探测活性,其光信号响应机制属于分子内电荷转移(ICT)机制。当分子接收二价铜离子时,吸收光谱谱峰位置红移,分子内电荷转移方向和强度均发生变化,既有猝灭信号,也有光的颜色变化信号,是一种具有猝灭与变色双信号的荧光探针材料,具有很大的开发潜力。所做工作只是用量子化学计算方法在分子荧光探针领域进行光物理响应机制分析的初步探索,可以为该领域提供系统而有价值的理论参考。     

3种对苯二甲醛类巯基席夫碱分子荧光光谱的量子化学研究

采用量子化学B3LYP方法,在6-31G基组水平下对3种对苯二甲醛类巯基席夫碱进行几何构型优化,经振动分析,均未出现虚频率。在此基础上用TD-DFT方法计算了3种席夫碱化合物的荧光光谱,所得计算值与实验值基本相符。理论计算表明,对苯二甲醛类巯基席夫碱是一类荧光性质较好的荧光化合物。     

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。     

5-羟基-7,4′-二甲氧基二氢黄酮分子结构的理论计算研究

分别应用Hartree—Fock从头算方法和B3LYP密度泛函方法从黑沙蒿中分离得到的5-羟基-7，4’-二甲氧基二氢黄酮分子的几何构型进行优化，并采用规范不变原子轨道GIAO法，进行核磁共振化学位移计算，得到其两种构型的结构参数和NMR化学位移值。并对理论计算值与实验值的误差进行了统计分析、由计算结果推测该化合物分子结构中C（2）上的H在B位，即C（2）的绝对构型为S型．     

3种β-巯基乙胺类席夫碱分子荧光光谱的量子化学研究简

文章采用量子化学B3LYP方法,在6-31g基组水平下对3种β-巯基乙胺席夫碱进行几何构型优化,经振动分析,均未出现虚频率.在此基础上用TD-DFT方法计算了3种化合物的荧光光谱,所得计算值与实验值基本相符.理论计算表明,巯基乙胺类席夫碱化合物是性能较好的发光材料.     

3种 β-巯基乙胺类席夫碱分子荧光光谱的量子化学研究

文章采用量子化学B3LYP方法,在6-31g基组水平下对3种β-巯基乙胺席夫碱进行几何构型优化,经振动分析,均未出现虚频率。在此基础上用TD-DFT方法计算了3种化合物的荧光光谱,所得计算值与实验值基本相符。理论计算表明,巯基乙胺类席夫碱化合物是性能较好的发光材料。     

三种氨基酸荧光光谱的量子化学研究

氨基酸荧光光谱的量子化学计算为氨基酸荧光分析方法的设计与选择提供了一定的理论依据。本文采用量子化学半经验方法AM1对三种氨基酸的荧光光谱进行了理论研究。对三种化合物的结构进行优化后 ,从其结构参数可知分子具有刚性平面结构 ,具有大的离域π键。并对优化后的构型作振动分析 ,均未出现虚频率 ,证明该结构是稳定构型。在此基础上 ,采用单激发态组态相互作用 (CIS)方法计算其荧光激发波长及强度 ,并给出了三种化合物荧光光谱的波长与CIS组态数之间的关系。所得计算结果与实验值基本吻合。     

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。     

4种香豆素类化合物的结构和荧光光谱

采用量子化学中密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法在6-311G基组下对4种香豆紊类化合物进行了构型优化,经振动分析,未出现虚频率。在此基础上用单激发态组态相互作用(CIS)方法在相同水平下分别计算了4种化合物气相的荧光光谱,所得计算值与实验值基本吻合。     

5-羟基-7,4′-二甲氧基二氢黄酮分子结构的理论计算研究

分别应用HartreeFock从头算方法和B3LYP密度泛函方法从黑沙蒿中分离得到的5羟基7,4′二甲氧基二氢黄酮分子的几何构型进行优化,并采用规范不变原子轨道GIAO法,进行核磁共振化学位移计算,得到其两种构型的结构参数和NMR化学位移值,并对理论计算值与实验值的误差进行了统计分析.由计算结果推测该化合物分子结构中C(2)上的H在β位,即C(2)的绝对构型为S型.