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。     

三种常见农药荧光光谱的量子化学研究

扑海因、啶虫脒和西维因是几种较为常用的农药分子。文章对此三种化合物分子的荧光光谱进行了理论研究。在B3LYP/6-31G水平下优化了这三种化合物的几何构型。在振动分析中,均未出现虚频率。基于此,在B3LYP/6-31+G的水平下计算了该类化合物的荧光光谱,所有计算结果与实验值基本吻合。此外,作者还发现扑海因分子中形成了分子内氢键,但是不太稳定,其键长为0.234 8 nm左右。     

三种黄酮类化合物荧光光谱的量子化学研究

采用量子化学半经验方法PM3对三种黄酮类化合物的荧光光谱进行了理论研究。对各化合物优化后的构型作了振动分析,均未出现虚频率。在此基础上,采用单激发组态相互作用方法(CIS)计算荧光光谱,所有计算结果与实验值基本吻合。     

两种有机磷农药的吸收光谱和荧光光谱研究

以常见的有机磷农药对硫磷和甲基对硫磷为对象,采用量子化学半经验方法AM1优化它们的基态构型,然后采用单激发组态相互作用CIS方法将基态构型优化为激发态构型。在此基础上,采用含时密度泛函TD-DTF,在B3LYP/6-31+G(d)水平下,分别计算了它们基态构型的吸收光谱和激发态构型的荧光发射光谱。优化完成后的基态构型经振动分析,均未出现虚频率,说明得到的构型基本合理。比较优化完成后的基态和激发态的构型推测了光谱产生的机理,光谱的理论值与使用英国Edinburgh FLS920P光谱仪测得的实验值基本吻合,说明了推测的合理性。以上研究为农药的光谱检测提供了一定的理论支持。     

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。     

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。     

六种香豆素类染料荧光光谱的量子化学研究

采用量子化学半经验方法AM1对6种香豆素类染料的荧光光谱进行了理论研究。对各化合物优化后的构型作了振动分析,均未出现虚频率。在此基础上,采用单激发组态相互作用方法(CIS)计算荧光光谱,所有计算结果与实验值基本吻合。     

四种芳香稠环化合物荧光光谱的量子化学研究

芳香稠环化合物是一类重要的化合物,并且一般具有较大的共轭体系,是一类良好的电致发光材料.这类物质的光谱在近来的科学研究中已经成为了一个热点.对4种芳香稠环化合物的荧光光谱进行了理论研究.采用量子化学半经验方法RHF/PM3对4种化合物的构型进行了全参数的优化.并对优化后的构型作了振动分析,均未出现虚频率,说明所得优化构型基本合理.在此基础上,采用单激发组态相互作用方法(CIS)计算4种化合物的荧光光谱,所有计算结果与实验值基本吻合.     

四种黄酮类化合物荧光光谱的量子化学研究

采用量子化学半经验方法RHF/PM3对四种黄酮类化合物的荧光光谱进行了理论研究。首先,采用能量梯度法对各化合物的构型进行了优化。所得结果表明,在4个化合物中,左侧两个六元环均在同一个平面内,而右侧苯环平面与该平面有大小不等的扭转角。对4个优化构型进行振动分析,均未出现虚频率,说明所得构型基本合理。在此基础上,采用单激发组态相互作用方法(CIS)计算荧光光谱,所有计算结果与实验值基本吻合。     

胭脂红和苋菜红分子结构与光谱性质的对比研究

应用英国Edinburgh FLS920P稳态-瞬态荧光光谱仪,对互为同分异构体的胭脂红、苋菜红分子的吸收光谱和荧光光谱实验检测,得到二者的光谱特性参数,并进行对比。分别采用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TD-DFT）对这两种分子的基态和激发态结构进行优化,将所得基态分子构型进行频率计算,结果显示均无虚频存在,进而比较两分子构型在不同能态下的差异。在此基础上,应用TD-DFT并结合极化连续介质模型（PCM）在6-311++G(d, p)水平上分别计算二者的吸收光谱和荧光光谱,对两种分子的发光机制、荧光光谱特性差异与分子结构的关系进行了分析。结果表明,两种分子的基态结构均为非平面,它们中的两个萘环不共面,存在一定的夹角;苋菜红含有分子内氢键,且氢键所在萘环的平面性要优于胭脂红分子对应的萘环部分;激发态时二者各自的两个萘环均共平面。量子化学计算得到的光谱理论值与实验结果较为吻合,说明优化所得胭脂红与苋菜红的分子构型基本合理。与苋菜红相比,胭脂红右侧萘环结构的平面性稍差,分子从激发态跃迁回到基态经历了更多的振动和转动,损耗了更多的能量,导致用来产生荧光光子的能量减少,因此,胭脂红的荧光发射波长更长。本文首次得到胭脂红、苋菜红分子基态与激发态下的分子结构信息,并找出二者光谱特性差异的原因,结果可为研究同分异构体分子的光谱特性与分子结构的关系提供参考。     

三种五元化合物的荧光光谱的量子化学研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在6-31G^*水平上对三种五元杂环物质进行了构型优化,对优化后的构型做振动分析,均未出现虚频率。在此基础上通过轨道分析,探索了分子内部电子跃迁的机理。结果表明,这三种五元化合物HOMO到LUMO的跃迁是电子从C1、C2、C3和C4转移到杂原子(吡咯中的N原子,呋喃中的O原子和噻吩中的S原子)上,并在6-31G^*水平上用单激发组态相互作用(CIS)方法分别计算了三种物质的荧光光谱,所得计算结果与实验值基本符合。     

三种酚类化合物的三维荧光光谱特性研究

三维荧光光谱技术通过在不同激发波长下扫描发射光谱获得荧光强度变化信息,由于其灵敏度高,选择性好,被广泛用于环境中污染物的监测。利用该方法研究3种酚类化合物的荧光光谱特性,在激发波长为240～360 nm,发射波长为260～500 nm范围内,确定了苯酚、间甲酚和麝香草酚的荧光峰位置分别为272/300,274/300和276/304 nm。由于3种酚类物质为同系物,结构相似,因此得到的激发光谱和发射光谱在形状上极为相似。工作液浓度在0.02～1.0 mg·L-1范围内,3种酚类物质的浓度与荧光强度之间均呈现较好的线性关系,且检出限达到1 μg·L-1。实验结果表明,用三维荧光光谱法可对3种酚类化合物进行定性和定量分析。     

几种黄酮类化合物荧光光谱的量子化学研究

采用量子化学半经验方法AM1对3种黄酮类化合物的荧光光谱进行了理论研究。在B3LYP/6-311G水平下优化了3种化合物的几何构型,在振动分析中,均未出现虚频率。在此基础上,采用单激发组态相互作用方法(CIS)计算其荧光光谱,计算结果与实验值基本吻合。本文对黄酮类化合物的开发与应用具有一定的理论参考价值。     

脱氢枞酸基D-A型分子的合成、空间构型及光谱性能

对三苯胺进行溴代和C-N偶联反应合成4-萘基三苯胺(a),对脱氢枞酸进行酯化、溴代、硝化、还原和C-N偶联反应合成13-[N,N-(4-萘基苯基)-苯基]胺基-脱异丙基脱氢枞酸甲酯(b)及13-[N,N-双(4-萘基苯基)]胺基-脱异丙基脱氢枞酸甲酯(c)两个化合物,通过1H MNR,13C MNR及MS对化合物的结构进行表征。为了研究化合物结构与光谱性能之间的关系,首先利用Gaussian 09程序采用密度泛函DFT/B3LYP方法,对三个化合物的空间构型进行全优化,得到它们的键长、键角和二面角,对比发现脱氢枞酸骨架和萘环的引入会影响化合物的共平面性,而萘环的引入会增大化合物的共轭程度。光谱性能方面,研究了三种化合物在甲醇、二氧六环、四氢呋喃、二氯甲烷和环己烷这5种极性逐渐减小的溶剂中的荧光发射光谱和紫外吸收光谱。结果表明,在荧光光谱中,化合物a,b和c在不同极性溶剂中最大荧光发射波长均有不同程度位移,在甲醇中最大,在环己烷中最小,但是位移并非随着极性的增大而只发生红移,在二氯甲烷、四氢呋喃和二氧六环3种极性依次增大的溶剂中,a,b,c的荧光发射波长均随着溶剂极性的增大而发生较大程度的蓝移;在同一溶剂中,化合物b和c相对于a的荧光发射波长依次发生红移,c的红移程度与b差距不大。紫外吸收光谱中,三个化合物在不同极性溶剂中的最大吸收波长也有差异,在200～250 nm区间,三个化合物均在二氯甲烷中有较大位移,在300～350 nm区间,在甲醇中位移较大,而在250～300 nm区间,最大吸收波长差别不大;在同一溶剂中,它们在300～350 nm区间的最大吸收波长差别较大,化合物c较a红移26 nm。结合结构优化所得数据可以证明,化合物的共轭程度对荧光发射光谱和紫外吸收光谱均有影响,而共平面性对荧光发射光谱影响较大。化合物a,b和c在不同极性溶剂中荧光发射光谱和紫外吸收光谱的较大变化,表明它们有明显的溶致变色行为,具有作为分子探针探测外部环境极性大小的潜能。     

Experimental and theoretical studies on the one‐photon and two‐photon properties of a series of carbazole derivatives containing styrene

Symmetric‐type carbazole derivatives show great potential for application in two‐photon absorption (TPA) materials and organic light‐emitting diodes. The absorption spectra and fluorescence emission spectra of three different N‐alkyl symmetric‐type carbazole derivatives were investigated. The density functional theory (DFT) time‐dependent‐DFT//Becke, three‐parameter, Lee–Yang–Parr/6‐31 G* method has been used to theoretically study one‐photon absorption properties. The computational results are in good agreement with the available experimental values. The two‐photon excited fluorescence of the compounds was surveyed by 120 fs pulse at 790 nm Ti: sapphire laser operating at 1 kHz repetition rate. Two‐photon excited fluorescence was obtained in the range of 380–600 nm, and TPA cross‐sections were calculated. The TPA properties of the series of compounds were investigated by the ZINDO/single and double electronic excitation configuration interaction method. The influence of the chemical structure of the compounds on two‐photon optical properties was discussed. The results show how the different changes in one‐photon absorption and TPA properties on the basis of lengthening the conjugated bridge and the different carbazole N‐alkyl substituents are attributed to the transition dipole moment in the excited process. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

血清白蛋白与小分子化合物相互作用的荧光光谱研究

以牛血清白蛋白-Triton X-100和牛血清白蛋白-盐酸西布曲明两个体系为实例,考察了以血清白蛋白和小分子化合物为荧光检测对象所获得的相互作用信息的差异。发现两种方法获得的分子间结合常数差异显著,说明在以血清白蛋白为检测对象的传统荧光光谱法中,以色氨酸基团的荧光光谱所表达的信息来代表整个蛋白分子的相互作用信息是不准确的。文章提出了以荧光小分子化合物为检测对象的改进荧光光谱方法和荧光背景扣除方法,前者能全面表达相互作用过程中分子的整体信息,后者实现了荧光光谱交叠体系的荧光光谱法相互作用分析。     

鸡肝脏谷胱甘肽转移酶的荧光光谱分析

谷胱甘肽转移酶是生物体内一种重要的解毒酶,排除外源和内源毒素,维护肌体的正常功能。文章从荧光角度研究了谷胱甘肽转移酶光谱性质,得到谷胱甘肽转移酶的三维荧光谱图,确定了色氨酸、酪氨酸的荧光峰,以及肽链骨架荧光峰。根据其峰位的红移或蓝移,以及在不同pH条件下氨基酸荧光峰强度、位置变化,推断谷胱甘肽转移酶构象变化以及色氨酸在酶分子中的位置。     

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。