H-ZSM-5分子筛上环己烯芳构化反应历程的理论研究

基于76T簇模型,采用量子力学和分子力学联合的ONIOM2(B3LYP/6-31G(d,p):UFF)方法研究了H-ZSM-5分子筛上环己烯芳构化反应历程.结果表明,环己烯首先吸附在分子筛酸性位上,与酸性质子共同脱除一个H2分子后,在分子筛骨架氧上生成烷氧配合物中间体;然后再脱质子得到环己二烯,同时酸性位复原;再经历脱氢和脱质子历程,最后得到产物苯,并吸附在复原的分子筛酸性位上.计算得到脱氢的活化能依次为279.64和260.21kJ/mol,脱质子的活化能依次为74.64和59.14kJ/mol.所有脱氢反应都是吸热过程,生成表面烷氧活性中间体,随后的脱质子反应能垒较低,而且是放热过程.此外,比较了环己烯在分子筛酸性位上的三个竞争反应,即脱氢、质子化和氢交换反应的活化能垒,证明环己烯优先发生脱氢反应.     

氟硼二吡咯类pH荧光探针PET光谱特性的理论计算

氟硼二吡咯(BODIPY)类pH荧光探针分子是基于光诱导电子转移(PET)的荧光探针分子, 识别基团氮原子上引入不同取代基可呈现不同的光学灵敏度. 本文应用密度泛函理论(DFT)及含时密度泛函理论(TD-DFT)方法对六种含不同取代基的探针分子进行了几何构型优化及激发态计算, 探讨了不同取代基对PET效应影响. 计算结果表明: 基态时这些探针分子的最高占有分子轨道(HOMO)和最低未占有分子轨道(LUMO)都在荧光母体BODIPY的π, π^*轨道, 而识别基团上氮原子孤对电子所在的轨道为HOMO-1轨道. 但是在激发态, 当氮原子上有两个取代基时, HOMO-1→LUMO跃迁的激发能都小于荧光团的HOMO→LUMO跃迁, 这将有可能产生PET效应并导致荧光熄灭, 而当氮原子上有一个取代基时不会出现这种现象. 通过激发态结构优化可以发现, 无论识别基团氮原子上有一个还是两个取代基, N原子的轨道对称性都发生变化, 由sp³→sp², 孤对电子占据在p轨道上, 其轨道能级升高至荧光团的HOMO和LUMO轨道之间, 将导致不同程度的PET效应, 与实验结果一致.