氟硼荧染料修饰衍生研究进展

氟硼荧光（BODIPY）染料是近些年来新兴起来的,与传统染料相比大多都具有优异光化学物理性能的一类荧光化合物。尤其是长波近红外的BODIPY荧光染料,更适合于活体细胞成像进而研究生命过程的发生和变化。然而其吸收和发射波长都处于小于600nm的可见区域。因此,研究BODIPY荧光染料的合成方法以及通过对其进行修饰衍生实现吸收发射光谱红移尤为必要。笔者总结了目前常见的BODIPY荧光染料分子的合成方法及其修饰衍生方法,并对这些方法优缺点进行了比较。     

氟硼二吡咯类材料的放大自发发射性能

采用光泵浦的方法研究苯基取代氟硼二吡咯类材料(PhBOD)的放大自发发射(ASE)性能.结果表明:当PhBOD的甲苯溶液浓度为0.006~0.04mol/L时,其ASE阈值随浓度的增加逐渐降低;浓度为0.008 mol/L样品的ASE阈值约为99kW/cm2;当浓度为0.013mol/L时,ASE的输出效率最高,为23.1%;在相同位置经紫外脉冲激光20万次泵浦,ASE的强度约衰减为初始强度的85.4%,表明PhBOD是一种光稳定性较高的激光材料.     

基于氟硼二吡咯的水溶性高灵敏汞离子荧光探针

以氟硼二吡咯作为荧光基团、以肼基作为活性基团设计、合成了一种可用于物质的量高灵敏地检测水溶液中汞离子的荧光探针(MS).该探针在水溶液中5 min内基本可以完成对汞离子的检测,随着汞离子浓度的增加,溶液紫外吸收明显红移,荧光强度大大增强.即使体系中汞离子物质的量浓度在0.1μmol/L时,溶液荧光强度也有明显变化,说明该探针具有很高的灵敏度.另外选择性实验表明该探针在相同条件下对其他常见金属离子没有明显响应,说明该探针具有很好的选择性.     

氟硼二吡咯类共轭聚合物均相检测miRNA研究

基于水溶性氟硼二吡咯类共轭聚合物PBF可与长波长区(> 600 nm)荧光染料产生荧光共振能量转移(FRET),结合引物延伸反应,发展了一种均相检测miRNA的新方法.方法首先通过引物延伸反应在目标miRNA分子上引入荧光染料Cy5,形成miRNA-Cy5. 然后,PBF与miRNA-Cy5/DNA杂合体通过静电力结合并发生从PBF到Cy5的有效FRET,实现了基于阳离子共轭聚合物(CCP)的长波长区miRNA的均相检测,方法灵敏度高、特异性好,测定miR-221的线性为15~6 000 pmol/L,检出限(3σ)为8.4 pmol/L.方法拓展了CCP的应用,为基于CCP的生物传感和生化分析提供了新的均相检测平台.     

LiH+和LiH-势能函数与光谱参数的理论计算

用密度泛函理论B3LYP方法和6-311 G**基函数对LiH 和LiH-分子离子进行理论计算研究.结果表明,这两个分子离子的基态均为X2∑,其势能函数可以用Murrll-Sorbie来表达.通过势能函数参数得到分子离子的光谱数据.     

LiH6＋和LiH^-势能函数与光谱参数的理论计算

用密度泛函理论B3LYP方法和6-311＋＋G^＊＊基函数对LiH^＋和LiH^-分子离子进行理论计算研究。结果表明，这两个分子离子的基态均为χ^2∑，其势能函数可以用Murrll-Sorbie来表达。通过势能函数参数得到分子离子的光谱数据。     

8-［4-吡啶］-1,3,5,7-四甲基-2,6-二溴氟硼二吡咯甲川的晶体生长、结构表征和光谱性质

利用溶液晶体生长法,将8-［4-吡啶］-1,3,5,7-四甲基-2,6-二溴氟硼二吡咯甲川(BDP-Br₂)溶于乙醇-水混合溶剂中,自然挥发,可获得BDP-Br₂单晶.X-射线晶体学分析表明,BDP-Br₂晶体属单斜晶系P2₁/c空间群,分子式为C₁₈H₁₆BF₂N₃Br₂,M_r=482.97.其晶体学参数如下:a=1.500 7(1)nm,b=1.129 5(1)nm,c=2.225 9(2)nm,β=90.949(8)°,Z=8,ρ_c=1.701 g·cm^-3,R=0.073,R_w=0.164,拟合优度(GOF)=1.010.在BDP-Br₂晶体结构中,每个BDP-Br₂染料分子通过分子间C-H…F氢键和C-H…π超分子作用,组成Z形分子链反向交替堆积的三维分子阵列结构.固相和溶液相的BDP-Br₂染料分子可分别于550和561 nm处观察到光致发光现象.     

二氟锗烯与乙烯环加成反应的DFT计算研究

用密度泛函理论的B3LYP方法,以6-311 G**为基组,研究了F2Ge(1A1)与C2H4环加成反应的机理,并用经典过渡态理论计算了该反应在不同温度下的反应速率常数和平衡常数,讨论了取代基对该反应的影响.     

Be掺杂ZnO的第一性原理计算

基于第一性原理的Hartree—Fock和密度泛函理论（DFT）混合近似,对纤锌矿ZnO及不同量Be掺杂BexZn1-xO进行了计算．结果表明,Be的掺入导致BexZn1-xO的禁带宽度增大,这一结果与实验有着较好的符合．同时对BexZn1-x的晶格结构、能带结构及电子态密度进行了分析,Be的掺入致使Zn 4s态向高能端移动是禁带宽度增大的主要原因．     

硼氢化物(BHn)(n=1~5)稳定性与红外光谱

采用密度泛函(DFT)中的B3P86方法,结合Dunning的相关一致基组cc-PVTZ,优化计算硼氢化物(BHn)(n=1～5)可能的几何构型,得出最稳定构型的几何参数、电子结构和红外光谱等性质参数,给出了最稳定结构的总能量(ET)、结合能(EBT)、平均结合能(Eav)、电离势(EIP)、能隙(Eg)、费米能级(EF)和氢原子差分吸附能(Bdiff)等.结果表明硼氢化物基态稳定结构的电子态分别为:n为奇数为单重态1∑和1 A,n为偶数为双重态2A;由于B原子属于缺电子原子,能与等电子原子H化合,通过氢端或桥键形成氢化物,本文优化计算发现,硼氢化物最稳定的构型都存在氢端或桥键,且n为奇数的氢化物的氢端或桥键作用比相邻偶数的氢化物强.最后计算了硼氢化物最稳定结构的红外光谱、平均结合能、电离势、能隙和费米能级等动力学电子特性,分析得出(BHn)(n=1～5)氢化物中BH3的电离势和能隙最大,说明该氢化物最稳定,氢原子差分吸附能也最大.     

吴茱萸次碱结构和振动光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP和B3PW91方法对吴茱萸次碱的几何结构进行了全优化,得到吴茱萸次碱的平衡几何结构参数,结果表明,吴茱萸次碱是一个平面结构的分子.在相同水平上计算了吴茱萸次碱的红外和拉曼振动光谱,依据计算结果,对吴茱萸次碱分子的振动基频进行了理论指认和归属.在红外光谱中,所有振动模式均具有红外活性,最强的振动频率为1 729 cm-1,摩尔吸光系数为1 461 L/(mol·cm),归属于C21O22的伸缩振动.在拉曼光谱中,吴茱萸次碱的所有振动模式也表现出了拉曼活性,最强的吸收峰频率为1 630 cm-1,吸收强度为170.8km/mol,由C21O22键的伸缩振动吸收所贡献.该研究结果可为进一步探讨吴茱萸次碱的结构和生物活性关系提供理论参考.     

苯并氧杂蒽-3,4-二酸酐型分散染料的应用及其电子光谱计算

研究了文题染料在涤纶纤维上的染色性能。结果表明:染样色彩鲜、耐升华和耐晒牢度都较好。还研究了其最大吸收波长和最大荧光波长之间的关系,并用P.P.P.-CI分子轨道法对此类染料的最大吸收波长、最大荧光波长进行了计算。计算值和实验值有较好的一致性。     

偶氮异丁腈解离反应的途径和机理解析

用量子力学方法对偶氮异丁腈(AIBN)分解反应的机理进行了系统的理论研究.应用密度泛函理论在B3LYP/6-311G*,B3LYP/6-311+G*和BHandH/6-31+G**水平上对此反应过程中所涉及的反应物、过渡态、中间体、复合物和产物的几何结构和能量进行优化计算,并给出了反应详细的势能面信息和机理解析.结果表明,偶氮异丁腈在基态下采取两键(三体)同步解离的模式进行自由基热分解反应,即Me2(CN)C-N=N-C(CN)Me2→2Me2(CN)C.+N2;在三态(诱导激发)下,则进行两键(三体)异步解离,即Me2(CN)CN=N—C(CN)Me2→Me2(CN)—CN=N…C(CN)Me2→2Me2(CN)C.+N2.计算的活化能与实验结果吻合.     

GaN（0001）表面吸附TiO2的DFT研究

建立了GaN(0001)2×2表面吸附模型,采用基于DFT动力学赝势方法,对TiO2分子的吸附进行了理论计算.研究了TiO2分子在GaN(0001)表面的吸附成键过程、成键方位及表面化学键特性.计算结果表明吸附过程经历了物理吸附、化学吸附与稳定态形成的过程,化学结合能达到7.184～7.423 eV.不同初始位置的TiO2分子吸附后,Ti在fcc或hcp位置,两个O原子分别与表面两个Ga原子成键,Ga—O化学键表现出共价键特征,O—O连线与GaN[11-20]方向平行,与实验观测(100)[001]TiO2//(0001)[11-20]GaN一致.     

桶烯及其相关分子同共轭性质的理论研究

在RHF/ 6 - 31G(d ,p) ,RHF/ 6 - 31+G(d ,p) ,MP2 / 6 - 31+G(d ,p)和B3LYP/ 6 - 31+G(d ,p)水平优化得到了桶烯和相关分子的平衡几何构型 .进一步用MP2 / 6 - 31G (d ,p) / /RHF/ 6 - 31G(d ,p) ,MP2 / 6 - 31+G(d ,p) / /RHF/ 6 - 31G + (d ,p)和B3LYP/ 6 - 31+G(d ,p) / /B3LYP/ 6 - 31+G(d ,P)水平计算桶稀、双环 [2 .2 .2 ]-辛二稀和双环 [2 .2 .2 ]-辛稀的气相氢化热 (ΔH0( 2 98K) ) ,气相氢化自由能 (ΔG0( 2 98K) )和同键反应芳香性稳定化能 (HASE) ,计算结果指出桶烯有较长的C(sp2 ) -C(sp3)单键 ,小的∠C -C =C键角和比较大的氢化热 ,同键反应芳香性稳定化能为正值 ,表明桶烯为反双环芳香性分子 ,实现了标题化合物反芳香性的几何、能量的判定     

单分子二极管整流特性的第一性原理计算

在分子电子学领域中, 设计分子的结构可以实现特定的功能. 单分子二极管的整流行为是极具吸引力的器件功能之一. 研究了对称分子和非对称分子结的电子输运, 分别对应为四苯基和二嘧啶基二苯基单分子结, 二者均是共价结合到两金属电极. 与其同源对称嵌段相比, 非对称二嵌段分子表现出明显的整流行为, 且电子输运方向是从二苯基流向二嘧啶基. 利用密度泛函理论(density functional theory, DFT)和非平衡格林函数(non-equilibrium Green's function, NEGF)结合的第一性原理方法研究了单分子结的电子结构及其量子输运. 电流-电压 ($I$-$V$)曲线的非对称性可以用非对称分子二嵌段在偏压下由于电子态的局域性带来的非平衡效应进行解释. 本理论计算定性上符合其他小组的实验结果, 且尝试了不同的末端接触. 结果发现, 实验中的扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope, STM)针尖接触结构会一定程度地抵消非对称分子的整流效应, 而 STM 针尖接触结构的结果分析也符合之前的理论预测.     

甲醛与臭氧反应机理的理论研究

从量子化学理论角度探讨了甲醛在有水条件与无水条件下的臭氧氧化机理.主要应用密度泛函中的MPW1K方法,结合6-31+G(d,p)基组优化了反应物、中间体、过渡态以及产物的结构,并计算了各个化合物的振动频率.通过内禀反应坐标的计算确认了反应物、过渡态和产物的相关性.为了得到准确的能量信息,用HL方法进一步精确计算了反应路径上所有结构的能量.结果发现,在有水条件下甲醛与臭氧反应活化能更高,对反应不利.     

(Br_2BN_3)_n(n=1～4)簇合物结构和性质的理论预测(英文)

采用密度泛函理论B3LYP/6-311+G*方法计算研究了(Br2BN3)n(n=1～4)簇合物,获得了它们的结构和性质.环状多聚体(Br2BN3)n(n=2～4)的优化构型均包含B—N—B连接.讨论了几何参数随聚合度的变化关系.计算获得IR光谱并对其进行归属.通过比较几何参数和IR光谱的计算值与实验值,发现计算值均可信.同时分别探讨了热力学性质随温度和聚合度的变化趋势.由焓变可知,在298.2K下单体形成三聚体在热力学上是有利的,而形成最稳定二聚体和四聚体则是不利的.     

N8H8异构体间互变异构化的理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法在6-311++G**基组水平上对N8H8环状异构体开环进行了构型优化,得到有的环状异构体开环后生成的构型并非所设想的每个N原子上都连接一个H原子的直链八氮烷构型,而是生成两个或者三个不同的物质;有的环状异构体可能够转化为稳定性较高的链状异构体,这些异构体间的转化根据各自的反应活化能垒的高低而不同。其中六元环与链状的转化活化能较高,则它们之间的异构化难度较大;四元环与链状的转化活化能较低,则它们之间的异构化较容易。