苏丹红密度泛函理论计算及拉曼光谱研究

为了保障食品安全,提高现场检测效率,应用密度泛函(DFT)理论B3LYP/6-311+G*基组对苏丹红Ⅰ、苏丹红Ⅱ进行了空间结构优化与振动谱计算,将计算结果与便携式拉曼光谱仪实验测得数据进行比对,实验结果与理论计算的数据误差在±5 cm~(-1),对振动频率进行了归属,确定了特征峰,为现场快速检测判断苏丹红I、苏丹红Ⅱ提供依据.     

苏丹红密度泛函理论计算及拉曼光谱研究

为了保障食品安全,提高现场检测效率,应用密度泛函(DFT)理论B3LYP/6-311+G*基组对苏丹红Ⅰ、苏丹红Ⅱ进行了空间结构优化与振动谱计算,将计算结果与便携式拉曼光谱仪实验测得数据进行比对,实验结果与理论计算的数据误差在±5 cm-1,对振动频率进行了归属,确定了特征峰,为现场快速检测判断苏丹红Ⅰ、苏丹红Ⅱ提供依...     

双酚A拉曼光谱的密度泛函理论计算及表面增强拉曼光谱研究

以密度泛函理论(DFT),RB3LYP/6-311G(d)方法计算得到的双酚A(BPA)分子振动光谱为依据,对BPA分子常规拉曼光谱进行了详细的指认,对其振动模式进行了归属.研究了BPA在金胶体系中的表面增强拉曼光谱,对其吸附方式进行了分析:BPA分子在酸性pH下,分子以=CO-吸附到金溶胶上,-OH键的振动消失,苯环以直立方式垂直于金胶上.     

有机磷类农药的密度泛函理论计算及拉曼光谱研究

有机磷类农药常被用于防治植物病、虫、害,但对人、畜的急性毒性很强,能抑制乙酰胆碱酯酶。三种有机磷类农药分子(乐果、敌百虫和伏杀硫磷)的分子构型用GaussView3.07构造,理论计算采用密度泛函理论(density functional theory, DFT)的B3LYP/6-31G(d, p)基组,并将实验拉曼光谱、理论计算拉曼光谱和表面增强拉曼光谱(SERS)进行比较。结果表明,三种有机磷类农药分子的实验值与理论方法计算值具有很好的匹配性,并对三种有机磷类农药分子(乐果、敌百虫和伏杀硫磷)在400～1 800 cm-1范围内的振动频率进行了全面地归属,找到了这三种有机磷类农药的特征峰。有机磷类农药分子的振动峰中会出现相近的波数,PO基团引起的波数在1 140～1 320 cm-1之间,PS的伸缩振动的谱带在535～750 cm-1范围,含有P—O—C基团的有机磷类农药在920～1 088 cm-1范围产生一个谱带。对比分析三种农药的实验拉曼光谱和表面增强拉曼光谱,找到了这三种有机磷农药分子各自主要的表面增强拉曼特征峰,这些表明利用SERS技术可以用来鉴定有机磷农药。研究结果为有机磷农药的定性定量分析提供了理论基础。     

苯并咪唑类的密度泛函理论计算及拉曼光谱研究

利用激光显微拉曼光谱仪采集了三种苯并咪唑类农药(多菌灵、噻菌灵和苯菌灵)的拉曼光谱。应用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP杂化泛函和6-31G(d, p)基组对三种苯并咪唑类农药分子进行结构优化和拉曼光谱振动频率计算。结果表明,理论计算得到的振动频率值与实验测得值吻合较好。对三种苯并咪唑类农药分子在200～3 500 cm-1范围内的振动模式进行归属,找到了苯并咪唑类分子的3个特征峰,分别位于1 015, 1 265 cm-1和1 595 cm-1附近;对比分析三种农药拉曼光谱的差异性,找到三种农药分子各自不同的特征峰。研究结果可为苯并咪唑类农药的拉曼光谱分析提供理论依据,将促进食品和农产品中苯并咪唑类农药残留的快速检测研究。     

氨基甲酸酯类农药的密度泛函理论计算及拉曼光谱研究

为了获得氨基甲酸酯类农药分子的分子结构振动信息,应用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP杂化泛函和6-31G(d,p)基组对三种氨基甲酸酯类农药(西维因、克百威和涕灭威)分子进行了几何结构优化和频率计算,利用拉曼光谱仪采集了这三种氨基甲酸酯类农药的实验拉曼光谱,并将理论方法计算的拉曼光谱和实验拉曼光谱进行比较。结果表明,理论方法计算的结果与实验值具有很好的匹配性。对三种氨基甲酸酯类农药分子在400～3 200 cm-1范围内的振动频率进行了全面地归属,找到了氨基甲酸酯类农药分子的四个特征峰,分别位于874,1 014,1 162和1 716 cm-1附近。对比分析三种农药实验拉曼光谱的差异,找到三种农药分子各自不同的特征峰。研究结果为氨基甲酸酯类农药的检测分析提供了理论基础,将应用于农产品中氨基甲酸酯类农药残留的鉴别。     

基于密度泛函的伪麻黄碱拉曼光谱性质研究

研究伪麻黄碱的拉曼光谱和吸附在纳米银基底上的表面增强拉曼光谱(SERS),利用密度泛函理论B3LYP/6-311G++(d, p)方法对伪麻黄碱分子进行了计算,得到了分子构型信息和理论拉曼光谱,用Gaussview软件对分子振动模式进行了全面的归属,在伪麻黄碱的表面增强拉曼光谱中,采用了自组装方法获得了团簇银纳米表面增强基底,实现了很好的增强效应.实验结果表明：伪麻黄碱的拉曼光谱计算结果和实验结果基本一致,理论计算为伪麻黄碱分子振动峰位的归属提供了重要的依据,伪麻黄碱分子与银纳米表面化学吸附,苯环垂直于纳米基底表面,研究结果为伪麻黄碱的拉曼光谱检验分析提供了理论依据,也为苯丙胺类毒品的光谱分析研究提供了参考.     

西玛津表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

利用Gaussian09程序及密度泛函理论,采用B3LYP方法对C,N,H,Cl原子运用6-31++G基组进行计算,对Ag原子采用赝势基组Lan12dz计算,并对计算出的西玛津及其配合物的拉曼光谱进行指认和归属,为研究西玛津在土壤与食品中的残留检测提供理论依据。     

吩噻嗪表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

吩噻嗪是含有N、S的杂环化合物,具有大的离域π键。用Gaussian 09程序,在B3LYP方法下,Ag原子使用LANL2DZ赝式基组,C、H、N、S等原子使用6-31++G(d,p)基组,优化并计算了吩噻嗪和吩噻嗪银配合物(PTH-Ag)的拉曼光谱,并利用GaussianView对PTH分子进行归属,为食品和产品中吩噻嗪残留的定性、定量测定提供理论依据。计算结果说明连接Ag原子越多,增强效果越明显。     

甲萘威的表面增强拉曼光谱密度泛函理论研究

根据密度泛函理论,在B3LYP方法下,Ag原子使用LANL2DZ赝式基组,C,H,N,O原子使用6-31++G(d,p)基组,计算了甲萘威及其银配合物的拉曼光谱,并利用GaussianView对甲萘威分子及SERS进行详细归属,为农产品和环境监测中甲萘威残留的表面增强拉曼光谱测定提供理论依据。     

农药辛硫磷的密度泛函理论计算及拉曼光谱分析

辛硫磷(Phoxim)是一种高效、低毒、低残留有机磷杀虫剂,能抑制胆碱酯酶活性.辛硫磷的分子构型用Gauss View 5.0构造,理论计算采用密度泛函理论(density functional theory, DFT)的B3LYP/6-31+G(d, p)基组计算农药辛硫磷的拉曼光谱,实验上则采用分辨率为2 cm~(-1)的三级显微拉曼光谱检测仪对辛硫磷-甲醇溶液,辛硫磷乳油进行拉曼光谱检测.将理论拉曼光谱与实验拉曼光谱进行对比,其中有几个对应比较一致的拉曼光谱峰分别位于667, 745, 997, 1025, 1298, 1588 cm~(-1)处.首次报道了辛硫磷的拉曼光谱,同时对辛硫磷在600～1800 cm~(-1)区间的拉曼光谱进行了指认,指出了其在相应的频移位置产生较强拉曼光谱的分子振荡模式.     

加替沙星的拉曼、红外光谱和密度泛函理论研究

加替沙星作为第四代氟喹诺酮类抗生素被大量的使用,在人体以及家畜体内会有药物残留,危害每个人的生命健康。为了避免人体二次摄入,能够快速检测肉制品中是否含有加替沙星残留的方法尤为重要。为此,进行了振动光谱和密度泛函理论研究,以期为加替沙星的振动光谱检测与鉴定提供基础数据,为其在药品检测领域的应用提供参考。具体研究内容和结果如下:第一步以密度泛函理论(DFT)为基础,构建加替沙星分子空间结构,利用B3LYP/6-311+G(d)基组优化结构并计算其理论拉曼光谱与红外光谱。理论计算结果发现加替沙星分子在3 700～2 800与1 800～400 cm~(-1)范围内具有明显的拉曼与红外活性,前者主要是官能团上键的振动,后者为指纹区上键的振动。由于两种光谱信息互补的优越性,首先通过对比理论拉曼光谱与红外光谱,标记出同时具有两种或只具有一种振动活性的振动峰频率,结合Gaussian view显示加替沙星分子中每个键对应的振动频率进行全面的归属,同时给出加替沙星分子的键长、键角和二面角等空间结构参数。第二步通过实验测量了加替沙星(Gatifloxacin, Gati)的自然拉曼光谱(NRS)与红外光谱(IR)。理论计算结果误差由频率校正因子0.977修正,再与实验数据相比较,峰值波数相差大多在0～10 cm~(-1)范围内,计算结果与实验数据基本一致。     

不同构型罗丹明分子拉曼光谱的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论研究了罗丹明6G、罗丹明123和罗丹明B分子的拉曼光谱. BP86泛函计算的罗丹明系列分子的阳离子在气相中的拉曼光谱与相应的分子在水溶液中的实验光谱符合很好. 结果显示氯离子以及氢键的引入对罗丹明B分子的拉曼光谱有较明显的影响,该影响可以部分地解释罗丹明B分子在水溶液中和在金表面上拉曼光谱的不同. 精确描述罗丹明分子在金属表面的表面增强拉曼光谱,需要考虑由界面相互作用而导致的变化.     

苋菜红表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

苋菜红(Amaranth)作为一种人工合成食品添加剂,常被添加于汽水、山楂和糖果等当中,但苋菜红是由煤焦油中分离出来的苯胺染料为原料制成,过量食用会导致基因突变甚至致癌,严重危害身体健康。因此,对其检测至关重要。表面增强拉曼光谱技术具有样品前处理简单、分析速度快和准确性高等优点,已在化学、生物和医学领域越来越显示出巨大的潜能。目前,用拉曼光谱技术对苋菜红检测的理论与实验研究还未见报道。而对拉曼光谱及表面增强理论机理的研究可以为在食品中检测及鉴定苋菜红提供可靠的科学依据。所以利用密度泛函理论全面探究苋菜红的表面增强拉曼机理并与实验结果进行对比,对食品中的苋菜红检测研究有很好的预测及指导意义。一方面,利用共聚焦显微拉曼光谱仪对苋菜红粉末进行拉曼光谱检测,得到其拉曼光谱;另一方面,搭建苋菜红分子结构,并基于密度泛函理论对分子结构进行优化处理,从前线轨道、静电势、极化率及自然键轨道布局分析四个角度进行计算分析,得出偶氮基团处(—N_(15)=N_(16)—)是苋菜红分子与Ag原子配位的最佳位置。在此基础上,使用B3LYP/6-31++G(d, p))基组(C, H, O, N, S, Na)和B3LYP/Sdd基组(Ag)对苋菜红分子与1个Ag原子及3个Ag原子团簇的复合物(Amaranth-Ag_1, Amaranth-Ag_3)进行结构优化和表面增强拉曼光谱计算。将苋菜红分子的实验与理论拉曼光谱进行比较,发现二者吻合较好,且在1 228, 1 329, 1 467和1 529 cm~(-1)处苋菜红分子的拉曼活性很明显。另外,苋菜红与Ag的复合物有明显的拉曼增强效应,增强效果随着Ag原子个数的增多而愈加明显,不仅拉曼光谱的峰值个数有增多,而且其对应光谱峰位强度也有增强。进一步通过振动模式的归属,得到鉴定和识别苋菜红的拉曼特征峰。该研究为利用表面增强拉曼光谱技术检测食品中的苋菜红提供了一定的实验参考和理论依据。     

苯甲酸分子表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论,利用量子化学软件,在B3LYP/6-311G**(C,H,S)/Lanl2dz(Ag)水平上对苯甲酸(Benzoic Acid,C7H6O2,BA)进行几何优化,得到BA与Ag原子和Ag离子结合,即C7H5O2-Ag和C7H5O2Ag的平衡构型,在此基础上得到了两种形态的计算拉曼谱图,并和其他文献值进行比较,其中C7H5O2Ag的计算结果与文献中的BA表面增强拉曼光谱的实验值符合得较好。同时采用简正振动分析方法得到其势能分布,从而对其简正振动模式进行了全面归属。     

糠醛分子表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT),在B3LYP/6-31+G**(C,H,O)/LANL2DZ(Ag)水平上,对糠醛(furfural,FUR)分子进行了几何结构优化,并计算了FUR分子的常规拉曼散射(normal Raman scattering,NRS)光谱和FUR与Ag原子以及Ag2和Ag4团簇吸附的表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)光谱。结果表明,理论值与已有的实验值符合得较好,采用FUR-Ag4吸附构型的计算结果比FUR-Ag和FUR-Ag2吸附构型的计算结果更符合已有实验值。最后,通过Gauss View可视化软件,对FUR分子的振动频率进行了更为全面地归属。通过FUR分子SERS与NRS的比较,可得出FUR分子与Ag原子发生了相互作用,且被吸附的糠醛分子的杂五环是与银表面垂直的。     

胸腺嘧啶分子表面增强拉曼光谱的密度泛函理论和从头计算研究

采用量子化学B3LYP(含电子相关效应的杂化密度泛函)方法和HF(Hartree-Fock, 哈特利-福克)方法,在6-31+G**(C,H,N,O)/LANL2DZ(Ag)水平上,对TH(Thymine, 胸腺嘧啶)分子进行了几何结构优化,计算了TH分子的NRS(normal Raman scattering, 常规拉曼散射)光谱和TH与Ag原子以及Ag₂团簇吸附的SERS(surface-enhanced Raman scattering, 表面增强拉曼散射)光谱,并将两种理论方法计算的结果和实验值进行比较。结果表明：对于NRS光谱,采用DFT方法的计算结果比HF方法的计算结果更符合已有实验值;而对于SERS光谱,采用HF方法的计算结果更好。最后,通过GaussView可视化软件,对TH分子的振动频率进行了更为全面地归属。     

环草酰胺表面增强拉曼光谱密度泛函理论研究

根据密度泛函理论(DFT),在B3LYP方法下,Ag原子使用LANL2DZ赝式基组,C,H,N,O和Cl原子使用6-31++G(d,p)基组,优化并计算了环草酰胺和环草酰胺银配合物的拉曼光谱,并利用密度泛函理论对环草酰胺分子拉曼光谱及其SERS进行详细归属,为食品和产品中吩噻嗪残留的定性、定量测定提供理论依据。计算结果说明连接Ag原子越多,增强效果越明显。     

基于密度泛函理论对冰毒分子不同构象拉曼光谱的研究

冰毒作为一种新型毒品,近年来泛滥速度不断加快,社会危害日益突出,对相关监管部门带来了严峻的挑战,如何能够提供一种无损、快速、实时与准确的冰毒检测方法具有重要的实际意义和应用价值。拉曼光谱是一种较为符合上述要求的新颖方法,但由于冰毒分子构象上的不同会导致其拉曼光谱存在差异,进而对冰毒现场实时的检测造成影响,甚至产生误判,并对毒品拉曼数据库的建立带来非常大的困难。因此,根据密度泛函理论,采用Becke-3-Lee-Yang-Parr (B3LYP)杂化泛函方法在6-31G基组下分别以冰毒分子?1,?2和?3三个二面角为变量,在0°~360°范围内,以10°为步长做了势能面扫描,取能量的极小值点从而获得12个不同的冰毒分子稳定构象,在此基础上,采用B3LYP方法6-31G++(d,p)基组选取其中4种能量较低的构象做进一步优化以及振动频率的计算,并将最终得到的计算拉曼光谱与实验光谱进行比较,结果表明:构象上的差异使计算得到的冰毒拉曼光谱中746, 837和1 356 cm^-1处的特征峰位置产生了不同程度的偏移,而632, 1 003, 1 180和1 312 cm^-1处的特征峰则基本不受构象影响,因此,在对可疑样品进行识别时上述不受构象影响的特征峰可以作为冰毒主要的特征峰来进行快速匹配,而这种通过关键特征峰进行匹配的方法相比于传统的相关系数匹配算法显然更为快捷;同时在选取的4种能量较低的构象中,由构象Ⅸ计算得到的结果与实验值最为吻合,于是在文中采用该结果并结合各振动频率的势能分布以及相关文献对冰毒实验拉曼特征峰进行了详细的归属。其中, 1 003 cm^-1为冰毒拉曼最强特征峰,归属为苯环的环呼吸振动;837 cm^-1处特征峰归属为NH摇摆振动;此外, 1 180 cm^-1处的特征峰归属为C-N伸缩振动;1 312 cm^-1处则归属为CH2摇摆振动。上述这些研究结果将为今后的毒品检测、毒品拉曼数据库的建立以及药物分子拉曼光谱理论计算研究提供有益的参考。     

杀草强分子的拉曼光谱的密度泛函理论研究

本文采用密度泛函理论(density functional theory,DFT),在B3LYP杂化泛函,6-31++g(d,p)(C,H,N)和LanL2DZ(Ag)基组下对杀草强分子及其Ag复合物的结构进行了优化;通过频率计算,获得了杀草强分子及其Ag复合物的拉曼光谱,并利用势能函数分布(PED)对拉曼光谱进行了指认,结合SERS光谱推测了杀草强和增强基底之间的吸附方式;采用含时密度泛函理论(time dependent density functional theory,TDDFT)对杀草强分子和杀草强分子-Ag复合物进行了激发态的分析计算。