2-氨基-3-苯并恶唑喹啉水复合物激发态分子内与分子间质子转移的竞争机理

基于密度泛函与含时密度泛函理论方法, 研究2-氨基-3-苯并恶唑喹啉（ABO）水复合物(ABO-H₂O)激发态分子内与分子间质子转移的竞争机理. 结果表明： ABO-H₂O复合物中存在一个分子内的氢键和两个分子间的氢键; 基态ABO-H₂O复合物被激发至第一电子激发态后, 仅需越过一个34.157 kJ/mol能垒, 复合物即可发生激发态分子内的质子转移反应; ABO-H₂O复合物激发态分子间的双质子转移过程中存在一个63.585 kJ/mol能垒; 在第一电子激发态上, ABO-H₂O复合物中存在分子内与分子间质子转移的竞争机制; ABO-H₂O复合物更易出现激发态分子内的质子转移过程.     

7-羟基黄酮分子在水中分子内电荷转移及分子间多重质子的转移

基于密度泛函和含时密度泛函理论的B3LYP方法, 在TZVP基组水平上模拟7-羟基黄酮(7HF)的水复合物--7HF-(H₂O)4激发态的动力学机制. 结果表明： 复合物中7HF在第一电子激发态的前线分子轨道出现分子内电荷转移过程; 复合物中7HF在基态和第一电子激发态发生了分子结构扭转, 复合物中5个分子间的氢键在第一电子激发态均出现加强机制, 该机制可以驱动激发态的多重质子转移反应.     

7-羟基黄酮分子在水中分子内电荷转移及分子间多重质子的转移机制

基于密度泛函和含时密度泛函理论的B3LYP方法,在TZVP基组水平上模拟7-羟基黄酮(7HF)的水复合物——7HF-(H_2O)_4激发态的动力学机制.结果表明:复合物中7HF在第一电子激发态的前线分子轨道出现分子内电荷转移过程;复合物中7HF在基态和第一电子激发态发生了分子结构扭转,复合物中5个分子间的氢键在第一电子激发态均出现加强机制,该机制可以驱动激发态的多重质子转移反应.     

理论研究4′-甲氧基-3-羟基黄酮的激发态分子内质子转移机制

4′-甲氧基-3-羟基黄酮(4M3HF)具有显著的质子转移特性.本文基于密度泛函理论在甲醇溶液中对4M3HF的激发态分子内质子转移(ESIPT)进行了研究.通过分析4M3HF的前线分子轨道、约化密度梯度函数以及红外振动光谱,发现该分子的氢键相互作用在第一激发态有显著的增强.计算得到的吸收光谱和荧光光谱与实验数据是相吻合的.此外,为了更清楚的描述质子转移的反应路径,4M3HF的势能曲线是被获得.结果表明,4M3HF仅能发生激发态质子转移而不能发生基态质子转移,而反质子转移则发生在基态.     

1-甲基-酰胺基蒽醌中分子内电荷转移的理论研究

本文采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对1-甲基-酰胺基蒽醌(MAAQ)的基态和激发态性质做了一系列计算研究.在基态,MAAQ中酰胺基与蒽醌分子是共平面的,并且酰胺基和蒽醌分子之间形成了一个分子内氢键C=O…H-N. S_0→S_1的跃迁属于一个明显的π→π~*特性.在第一单重激发态,MAAQ具有两个稳定结构(平面构型nMAAQ和扭曲的构型tMAAQ).其中,nMAAQ是占优势的构象.同时,在MAAQ的溶剂中,观察不到tMAAQ的发射光谱.在激发态,MAAQ发生了扭曲的分子内电荷转移(TICT)过程.在基态MAAQ与F~-形成了一个分子间氢键F…H-N,而激发态MAAQ-F~-复合物发生了激发态分子间质子转移现象.     

4'-n,n-二甲基氨基-3-羟基黄酮的激发态分子内质子转移机理的研究

3-羟基黄酮及其衍生物具有明显的质子转移特性.本文基于密度泛函理论在正庚烷溶液中对4'-n,n-二甲基氨基-3-羟基黄酮(DMA3HF)分子的激发态分子内质子转移动力学进行了研究.通过分析DMA3HF前线分子轨道,约化密度梯度函数以及红外振动光谱,表明该分子在第一激发态分子内氢键有明显加强.计算了DMA3HF分子的两种同分异构体的垂直激发能,并得到了吸收光谱和荧光光谱,结果与实验数据相吻合.此外,为进一步阐明质子转移过程,扫描得到了DMA3HF的势能曲线.结果表明分子在第一激发态发生质子转移所要跃迁的势垒要明显低于基态,并且反质子转移的概率要明显降低.     

3-羟基黄色素母酮激发态质子转移反应的理论研究

用INDO-SCF-CI方法,研究了3-羟基黄色素母酮分子内激发态质子转移反应的位能面和机理,得到了相应的能垒和荧光移位。认为基态时3-羟基黄色素母酮的异构体是非常不稳定的,其布居可以被忽略。     

溶剂对7-羟基喹啉的激发态转移的影响

通过观测 7-羟基喹啉 ( 7-HQ)在不同极性和不同酸碱度的溶液中的吸收光谱和荧光光谱 ,研究溶液对 7-HQ的激发态质子转移的影响 .只有当溶剂分子与 7-HQ生成分子间氢键时 ,7-HQ才能发生质子转移反应 .溶剂的强酸性或强碱性都有利于这种反应     

氢键加强引起的链式激发态多质子转移的动力学研究进展

作为自然界中最广泛存在的基本反应过程之一,质子转移(proton transfer,PT)一直是动力学研究中的一个重要话题.而沿着一系列氢键进行的多质子转移过程,更是由于绿色荧光蛋白的发现及广泛应用,成为了近年来的热门课题.我们使用密度泛函理论(DFT)对新兴的链式激发态多质子转移过程进行了系统的理论研究.我们以赵广久与韩克利研究员建立的激发态氢键加强理论为基础,对6-hydroxyquinoline(6HQ)光酸分子及其阳离子形式6HQc的激发态质子转移反应,给出了新的解释及机理:(1)在一个体系中,氢键加强与氢键减弱可能会同时存在,归结其原因,主要取决于激发态分子的电荷再分布;(2)单个或者少数的水分子是很难从酸性分子上夺得质子的,只有当水分子形成更大的团簇(即氢键更多)时,其夺质子能力会大大加强;(3)链式激发态多质子转移(即多质子转移机理)并不单纯的是分步机理或者是协同机理,也有可能是分步与协同相结合的进行,是一种复杂多变的反应.     

溶剂效应对2-(2-羟基苯基)苯并咪唑 质子转移的影响

采用光谱法和密度泛函理论研究了DMF,甲醇等有机溶剂及不同组成的1,4-二氧六环/甲醇混合溶剂中2-(2-羟基苯基)苯并咪唑(HPBI)的分子内质子转移反应,考察了溶剂极性对HPBI光谱性质及激发态分子内质子转移(ESIPT)机制的影响,探讨了酸碱度对HPBI在水溶液中荧光光谱受的影响.结果表明,在所考察的溶剂中,HPBI均表现出烯醇式和酮式的双发射峰(350 nm和460 nm附近),且溶剂极性越小越有利于质子转移.结合可极化连续介质模型(PCM),M06-2X/6-311++G(d)及TD M06-2X/6-311++G(d)的密度泛函理论计算进一步表明,在同一溶剂中,烯醇式构型是基态HPBI的主要存在形态,而在激发态时的结构,HPBI的烯醇式构型通过质子转移转化为酮式构型.此外,当溶液中碱达到一定浓度时,将在415 nm处产生一个酚氧负离子所发射的新荧光峰,TD B3LYP/6-311++G(d)的理论预测该发射峰的波长为409. 44 nm.     

3-羟基-1,4-吡喃酮分子内激发态质子转移位能面和机理的研究

用MNDO和INDO/S方法,研究了3-羟基-1,4-吡喃酮分子内激发态质子转移反应基态和激发态的位能面,求得了相应的能垒和荧光移位,在此基础上对光化学反应机理进行了一定的探讨。     

一个新的氨基型氢键分子的激发态分子内质子转移的理论研究

运用密度泛函理论(DFT)方法,优化得到了2-(5′-氰基-2′-甲基氨基苯基)苯并噻唑(CN-PBT-NHMe)的N式构型的基态稳定结构.采用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法,优化得到了CN-PBT-NHMe的N式和T式构型的第一激发态的稳定结构,并在相同理论水平下,计算了它们的吸收和发射光谱.此外,用TD-DFT方法还探讨了CN-PBT-NHMe发生激发态分子内质子转移(ESIPT)的反应机制.研究表明,CN-PBT-NHMe分子的最大吸收峰位于3.26eV,与可用的实验值(3.15eV)符合得很好.它的N式和T式结构的发射峰分别位于2.94和2.25eV,与实验上测得的双重发射峰(2.84和1.99eV)吻合得也很好.在紫外光的照射下,CN-PBT-NHMe分子被光激发到Franck-Condon区域后,它在第一激发态上会发生一个缓慢的质子转移反应,其反应的能垒高达0.33eV.这种缓慢的ESIPT反应是在实验上观测得到CN-PBT-NHMe分子发生双重荧光的主要原因.     

N-甲基甲酰胺在水溶液中的氢键动力学行为

在B3LYP/6-31++G水平下,利用密度泛函理论方法优化了N-甲基甲酰胺单体和氢键体系NMF-nH2O(n=1,2,3)的基态几何构型;用含时密度泛函理论方法计算了N-甲基甲酰胺单体和氢键体系NMF-nH2O(n=1,2,3)在不同电子激发态的跃迁能、振子强度和电子吸收光谱.结果表明,随着结合水分子个数的增加,氢键强度是加强的.分子间氢键引起电子吸收光谱发生红移,光谱红移程度与氢键加强的程度一致.     

气相丙酮分子与带电离子的低激发态特性

采用密度泛函理论中的B3P86方法,在6-311++G(d,p)基组水平上,优化气相丙酮分子及带电离子的基态稳定几何构型,并用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法,研究气相丙酮分子和离子的低激发态特性.结果表明:随着分子获得电子数目的增加,体系能量逐渐增加;S1激发态能量与基态能量差值ΔE减小;分子荧光波长急剧增加;电子跃迁轨道数减少.     

气相Lys分子体系捕获双电子单重激发态的特性

采用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法, 在6-311+G(2df)基组水平上, 对气相赖氨酸（Lys）分子和Lys^2-的基态稳定构型进行优化, 并用含时密度泛函理论（TD DFT)方法考察气相Lys分子和带电离子体系单重激发态的特性. 结果表明： Lys分子体系捕获双电子时, 其体系能量有所增加; S1单重激发态与S0基态能量差值变小; 分子体系的荧光波长增加; S7单重激发态跃迁轨道数减少.     

热活化延迟荧光分子取代基位置对发光性质影响的理论研究

热活化延迟荧光(TADF)材料具有较高的激子利用率，在有机发光二极管(OLED)研究中备受关注.与蓝色和绿色TADF分子相比，红色TADF分子发光能隙窄，其激发态很容易以不发光的非辐射方式失活回到基态，因此，实验上很难获得发光效率较高的红色TADF材料.本文应用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法，研究了互为异构体的T-DA-2和C-DA-2分子的电子吸收光谱、延迟荧光性质及光物理过程机制.结果表明，T-DA-2和C-DA-2分子的电子吸收谱主要来自基态到较高能级激发态的电子跃迁，并且其荧光发射遵循反-Kasha规则.和C-DA-2分子相比，异构体T-DA-2分子因其更小的内转换速率和更有效的反系间窜越过程而具有更好的荧光和延时荧光特性，表现出显著的取代基位置效应.     

2种PRODAN衍生物分子激发态氢键的理论计算

氢键是一种存在于溶质和溶剂之间非常重要的弱相互作用,对有机分子及生物体系的光化学性质有至关重要的影响。PRODAN(6-丙酰基-2-二甲基氨基萘)分子是一种微极性摩尔探针,主要用于研究膜和生物大分子的物理和化学性质,在有机溶剂中有较强的荧光响应。主要采用了密度泛函理论(DFT)方法和含时密度泛函理论(TDDFT)方法,研究了PRODAN衍生物1a和3a分子在气相中的单体以及其在甲醇溶液中所形成的氢键复合物在基态和激发态的氢键性质。通过对分子在不同状态下的几何结构、电子光谱和氢键结合能的计算结果对比分析,可以确定PRODAN衍生物1a和3a分子在甲醇溶液中的激发态氢键作用更强,同时PRODAN衍生物1a和3a分子在甲醇溶液中光谱信号的明显增加也是由于分子间氢键作用的影响。     

气相Lys分子体系捕获双电子单重激发态的特性

采用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法, 在6-311+G(2df)基组水平上, 对气相赖氨酸（Lys）分子和Lys^2-的基态稳定构型进行优化, 并用含时密度泛函理论（TD DFT)方法考察气相Lys分子和带电离子体系单重激发态的特性. 结果表明： Lys分子体系捕获双电子时, 其体系能量有所增加； S1单重激发态与S0基态能量差值变小； 分子体系的荧光波长增加； S7单重激发态跃迁轨道数减少.     

2-羟基吡啶质子转移异构化的理论研究

采用量子化学中的密度泛函理论，在B3LYP/6-311＋＋G＊＊计算水平上，系统考察了在水、氨和甲醇分子辅助下，2-羟基吡啶醇式和酮式结构的质子转移异构化行为.结果表明：其醇式和酮式结构均能稳定存在，但后者在能量上稍占优势.3种分子参与的质子转移反应均是按照协同机理进行的.它们的参与能够大大降低反应能垒，使得在动力学上难以发生的质子转移反应得以进行.其中甲醇的辅助效果最佳，其次为水和氨分子.另外，辅助分子和各种介质的溶剂效应均有利于酮式结构的稳定性，这与有关的研究吻合较好.     

外电场作用下α-丙氨酸手性分子的结构和电子光谱

采用密度泛函B3LYP及含时密度泛函理论(TD-DFT),在6-31+G(d,p)基组水平上,得到了不同外电场(-0.015~0.005)作用下的α-丙氨酸分子基态电偶极矩和分子总能量,并研究外电场作用对α-丙氨酸分子的激发能ΔE及振子强度f的影响规律.结果表明:分子偶极矩随电场强度的增加先减小后急剧增大;当电场强度为0时,分子总能量为-323.773 9,随着电场强度的增加,分子总能量升高,当F=0.005时达到最大值-323.771 5;激发能ΔE随电场强度的增加呈减小趋势,即电场作用下的α-丙氨酸分子易形成激发态.