溴化苄及其阳离子红外光谱的理论研究

利用密度泛函理论（DFT）在B3LYP/6-311G++（d,p）水平上对溴化苄分子进行了结构优化和频率计算,得到了该分子的稳定构型和全部振动模式。计算得到的几何参数通过与苯分子的实验值相比,发现理论值与其相吻合;理论计算和实验测得的红外光谱数据的比较分析表明,理论计算与实验测量结果符合得较好,并对其振动模式进行了归属。最后,在B3LYP/6-311G++（d,p）水平上计算得到了溴化苄阳离子的红外光谱,并与溴化苄进行了比较,计算表明电离对振动偶极距产生了较大影响。     

苯乙酮分子的红外光谱研究

利用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(d,p)水平上对苯乙酮分子的几何构型进行了全优化和频率计算,得到了苯乙酮分子的红外光谱和全部振动模式,同时,通过实验测定了苯乙酮分子的红外光谱。通过分析对比发现,理论计算结果与实验测量结果符合的很好。最后,对苯乙酮分子的振动模式进行了归属,并把实验中测得的振动较强的峰归属为苯乙酮分子红外吸收的特征峰。     

几种常见抗生素及治疗COVID-19药物温度特性红外光谱表征研究

研究了质保期内,六种常见抗生素类药物（氧氟沙星胶囊、氧氟沙星片、诺氟沙星胶囊、阿奇霉素片、罗红霉素片和盐酸左氧氟沙星片）,三种治疗COVID-19抗病毒药物（利巴韦林片、盐酸阿比多尔片和磷酸氯喹片）和一种祛痰类药物（盐酸氨溴索片）的远红外（1～10 THz）和中红外（400～4 000 cm-1）光谱。模拟了车载等高温环境（65 ℃）对药物结构和晶型的影响,并将其反馈到红外光谱的变化上。经过两个多月连续不间断的实验发现,除盐酸氨溴索片中间可能发生了药物晶型的改变,其他药品结构和晶型均几乎未发生任何改变。胶囊类药物长期处于高温环境下,表皮变脆,容易破裂,但内部药物的药效几乎未变。以氟喹诺酮类抗生素（氧氟沙星和诺氟沙星）为例,结合密度泛函理论（DFT）,借助势能分布（PED）方法,利用Crystal14和Gaussian16软件分别以两种抗生素的单分子、多聚体和晶体构型为基础,选择B3LYP/6-311++G(d, p)基组计算其理论红外光谱,得到了所有特征峰对应的振动模式及其贡献率,实现了对实验光谱的精确指认。研究发现：从单体到多聚体再到晶体,晶格间的堆积力（π—π作用等）占分子间作用比例最大,超过90%。所以,只有以考虑了周期性边界条件的晶体为初始构型进行理论计算,更加贴合实验结果。远红外波段的振动模式主要源自分子的集体振动（其中,振动占比99%以上,转动和平动占比小于1%）,分子间氢键和范德华力引起的面外弯曲振动贡献最大,超过90%。中红外波段,也存在一定比例的分子间相互作用,如：诺氟沙星在1 440 cm-1以及氧氟沙星在1 524 cm-1处的峰只在以晶体为构型的理论光谱中重现,分别来自晶体中分子的集体振动以及O—H…O键的伸缩振动。     

三乙胺分子构象与红外光谱的理论研究

利用密度泛函理论B3LYP的方法,在6-311++G(d,p)基组水平上沿二面角φ₁(C9N1C2C5)和φ₂(C16N1C9C12)构成的二维坐标下扫描了–180°—180°范围内构象异构化势能面,甄别出12种三乙胺基态异构体.进一步辅以二阶微扰理论MP2的方法,在相同基组水平下计算与优化6种能量较低的构象异构体的结构与能量.结果表明具有C3对称性的G1与G1’是最稳定构象,并识别出两种具有新的甲基取向的G4与G4’构象异构体.另外,通过G1—G4红外光谱与振动模式的比较,分析了它们之间的相似性与差异性.G1—G4的红外谱线显示在0—1600 cm^–1范围内的强度较弱,而在2800—3300 cm^–1范围内的强度较强,标定出伞状振动与C—H伸缩振动等特征振动模,不同构象所引起的红外谱峰的平均移动量小于20 cm^–1.     

2-吡啶甲醇红外光谱的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论(density functional theory,DFT) 在B3LYP/6-311G(d,p)水平上对2-吡啶甲醇分子进行了结构优化和频率计算,得到了该分子的稳定构型和全部振动模式。通过与吡啶分子的结构参数以及相关文献数据的对比,发现理论值与实验值相吻合。理论计算和实验测得的红外光谱数据的比较分析表明,理论计算与实验测量结果符合得较好, 并对2-吡啶甲醇分子的振动模式进行了归属。     

对乙酰氨基酚的拉曼光谱和红外光谱研究

文章用理论计算(DFT,密度泛函理论)和实验两种方法得到了对乙酰氨基酚的拉曼光谱(NRS)和红外光谱(IRS)。得到的理论值和实验值的基本符合。通过对其对比分析,再结合相关文献,对其拉曼光谱和红外光谱振动模式的归属分别进行了指认。     

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。     

BeH2薄膜的制备及红外特性

采用蒸发铍原子与非平衡态氢原子反应制备了透明的BeH2薄膜.扫描电子显微镜(SEM)观察到薄膜表面存在微孔洞,红外光谱显示在722 cm-1有一个强烈的吸收峰.采用密度泛函理论(DFT)对BeH2网状结构进行了计算,得到的3个基本振动模式的频率和强度与文献中BeH2粉末的实验数据基本一致,其中弯曲振动的计算频率为747...     

糠醛分子的拉曼光谱与红外光谱研究

本文报道了糠醛分子的正常拉曼谱(NRS)和红外吸收光谱(IRS),同时我们运用DFT(density functional theory,密度泛函理论)计算了FUR(Furfural)分子的振动光谱。理论结果很好的符合了实验数值。通过理论和实验数据的比较分析,对糠醛分子的特征振动模式进行了归属。     

BeH2薄膜的制备及红外特性

采用蒸发铍原子与非平衡态氢原子反应制备了透明的BeH2薄膜。扫描电子显微镜(SEM)观察到薄膜表面存在微孔洞,红外光谱显示在722 cm-1有一个强烈的吸收峰。采用密度泛函理论(DFT)对BeH2网状结构进行了计算,得到的３个基本振动模式的频率和强度与文献中BeH2粉末的实验数据基本一致,其中弯曲振动的计算频率为747 cm-1,与BeH2薄膜的红外吸收峰一致。推测BeH2薄膜的结构与BeH2粉末有所不同,因而导致某些振动峰被抑制。     

组氨酸电离能与红外光谱的密度泛涵理论计算研究

采用混合密度泛涵理论中的B3LYP方法,结合4种基组6-31G(d),6-31G(df, p),6-31+G(d)和6-311+G(2d, 2p),系统计算了光合反应中心叶绿素的配位体-组氨酸在空气、四碌化碳、四氢呋喃、水和蛋白质模拟环境中的几何结构、电离能、红外光谱及同位素标记谱。计算及分析结果表明：组氨酸分子的几何参数在不同计算基组和介质中略有不同,且C₂—N₃,N₃—C₄的键长在空气中最大;同一介质中,增大计算基组和采用扩散函数,均使计算的单点势能和振动频率降低,电离能增加,对应光谱强度增高;而同一计算方法下,介质的电介常数越高,分子的单点势能越低,电离能越小,对应的振动频率减小强度增加;另外,电离能和主要特征峰位及其15N和13C标记谱的计算结果与文献中的实验结果相吻合。所有计算均显示,高基组和施加扩散函数的计算结果与实验更接近。该研究为深入探索叶绿素与组氨酸配位后在光合反应中心的功能与振动光谱特性提供理论参考依据。     

Substituent Effect on Infrared Spectra and Thermodynamic Properties of Polynitroamino Substituted Cyclopentane and Cyclohexane

运用密度泛函理论方法计算并研究了多硝基氮杂取代环戊烷和环己烷中的取代基效应. 基于B3LYP/6-31G**水平优化的分子结构,通过简谐振动分析,求得两类单环硝胺的红外光谱并作归属,发现理论计算值与已有实验值吻合较好. 基于统计热力学原理,求得它们的热力学性质,探讨了热力学性质与温度和取代基数目之间的关系. 结果表明,热力学性质与温度变化和取代基数目之间均很好地线性相关,同时取代基数目对热力学性质的变化具有基团加和性     

天然纤维素太赫兹和红外光谱分析研究

为研究太赫兹波技术在植物中纤维素检测的应用前景。选取玉米、麦壳、芦苇进行太赫兹时域光谱检测,并与纤维素粉作为参考样品进行比较,分析结果表明上述三种植物样品和参考样品在1.75,1.62,1.1和0.7 THz等频率处均有明显特征吸收峰。比较几种样品的吸收强度情况,纤维素粉在1.62 THz处吸收最强,采用化学分析方法检测玉米、麦壳以及芦苇中纤维素含量,并与太赫兹波检测比较,发现在该频率处植物中纤维素含量越高,则其在太赫兹波中的吸收峰也越高,说明植物纤维素能在该频率段内发生晶格振动,使其官能团出现变形、弯曲或伸缩等变化。利用密度泛函理论对纤维素进行量子化学计算,也获得纤维素在0.7,1.1和1.75 THz处特征吸收峰,表明了太赫兹时域光谱能用于植物纤维素检测。最后,用红外光谱技术对玉米和纤维素粉进行检测,探讨纤维素分子微结构的扭转及振动模式,并把它们的特征吸收谱与量子化学计算进行比较,实验结果和理论计算基本一致。这为植物纤维素的检测判断提供了一种新方法。     

Para-Xylene分子结构和光谱的外场效应研究

对二甲苯(PX)是一种重要的化工原料,广泛地用于合成聚脂纤维树脂,是医药和农药用聚合单体,因此了解对二甲苯分子结构和光谱的外场效应具有十分重要的意义。为研究外电场对PX分子结构和红外(IR)光谱产生的影响,本文采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法在6-311++G(d, p)基组水平上优化了不同外电场(0～0.030 a.u.,0～1.542×1010 V·m-1)作用下PX分子的基态几何结构,在此基础上利用同样的方法计算了PX分子在不同电场下的振动频率,得到了分子的IR光谱,最后对PX的分子结构和IR光谱受外电场作用的的影响规律进行了研究。结果表明：频率497 cm-1的吸收峰为苯环上的C1-H7和C2-H8的面外摇摆振动,812 cm-1的吸收峰是苯环上的C4-H9和C5-H10的面外摇摆振动,1 547 cm-1为苯环上的C1-H7和C2-H8的面内弯曲振动,3 017 cm-1为甲基上的C11-H14和C15-H17的伸缩振动所产生,3 164 cm-1为苯环上的C4-H9和C5-H10的伸缩振动所产生;外电场与分子内电场的叠加效应使得R(4, 9),R(5, 10),R(11, 14)和R(15, 17)等的键长随着外电场的增强急剧增长,而R(1, 7),R(2, 8),R(11, 12) 和R(15, 16)等随着外电场的增强变化不明显;随着R(4, 9)和R(5, 10)的增加,吸收峰Ⅱ和Ⅴ出现了明显的红移,它们的频率分别减少了133和140 cm-1,峰Ⅳ在外电场较弱时频率增加,而当外电场较强时频率又开始减小,峰Ⅰ和Ⅲ的频率变化不明显。总之,在外电场的作用下,分子结构变化剧烈,红外光谱吸收峰出现了红移或蓝移,伴随着吸收峰的移动,分子的摩尔收系数ε也进行了重新分配,分子的振动斯塔克效应(VSE)明显。     

对巯基苯胺分子构象和拉曼光谱的密度泛函理论研究

本文采用密度泛函方法B3LYP/6-311+G**计算了对巯基苯胺分子(PATP)的平衡结构和振动拉曼光谱。结果表明该分子有两个稳定构象,反式构象能更低。利用振动模分析所得的势能分布我们对该分子振动基频进行了归属,并计算了低能构象的标度振动频率,其结果与实验值相吻合。