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.     

基于密度泛函理论和含时密度泛函理论下富勒烯B24N24光谱性质研究

本文在B3LYP/6-31g(d)基组水平上, 利用密度泛函理论(DFT)优化了B24N24团簇的几何和电子结构. 研究结果表明, 优化所得B24N24团簇的几何结构对称性分别为S4、C2、S8和O;在基态稳定结构基础上, 得出其输运性质, 既非p型输运材料, 亦非n型输运材料, 即不具有输运性质;在优化好的基态结构基础上, 又研究了它的红外和拉曼分子振动谱, 四种团簇的红外-拉曼振动谱的振动强度排序均为O>S8>S4>C2;随后采用含时密度泛函理论(TDDFT),同样在B3LYP/6-31g(d)基组水平上, 计算了这四种物质在CH2Cl2溶剂中的UV-Vis吸收谱特性, 研究表明跃迁能级数量越多,吸收谱振动强度越强, 并且这些分子的紫外-可见吸收谱的振动强度排序为S4>C2>S8>O.     

环辛酮分子在非对称外电场作用下的光谱性质计算

采用密度泛函理论中的B3P86方法, 在6-311++G(2-df-)基组水平上, 计算得到不同外电场(-0.008 0~0.002 5)作用下环辛酮分子的基态构型, 再用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究相同电场强度对优化环辛酮分子激发能和振子强度的影响. 计算结果表明： 电场强度影响分子的几何构型; 激发能随电场强度反向变化, 即环辛酮分子在电场作用下易解离和激发.     

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.     

卟啉及金属卟啉分子导电性质的理论研究

本文使用密度泛函理论与非平衡态格林函数相结合的方法，研究了卟啉分子（PH2）和3种金属卟啉分子（锌卟啉ZnP、钯．卟啉PdP、铂卟啉ptp）的前线分子轨道能级、分子前线轨道空间分布、电流一电压曲线及隧穿谱等导电性质。     

Li4团簇光吸收谱的含时密度泛函理论研究

光吸收谱是识辨团簇异构体的重要工具,常被形象地比作团簇的指纹.为了研究之前实验中Li_4团簇光吸收谱的测量对象,在密度泛函理论框架下,通过构型优化获得5种Li4团簇异构体,优化所得键长与之前理论研究结果符合较好,其中,平面菱形构型的基态能量最为稳定,同时理论预测了四面体构型(C2v)和长方形构型(D2h).基于含时密度泛函理论方法研究了5种Li4团簇异构体的光吸收谱,理论模拟结果表明,平面菱形构型与之前实验测量谱的符合程度最好,为实验的测量对象提供了有力的理论支撑.此外,通过选取2种有代表性的Li4团簇异构体,详细阐述了团簇中原子的空间延展与光吸收谱之间的量子尺寸效应.     

15种苯并咪唑类药物的密度泛函理论和含时密度泛函理论研究

通过采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)计算15种苯并咪唑类药物分子的量子化学性质。在DFT、TDDFT及B3LYP/6-31+G*组合条件下优化几何结构,确定其药物分子的最高占有轨道、最低未占据轨道、电子亲和性、电子亲电性和电负性等,探究各种因素对分子得失电子能力的影响,从而为今后苯并咪唑类药物结构性能和活性实验提供一定的理论依据。     

端接基苯甲酸二聚体结构性质的DFT研究

采用密度泛函理论在B3LYW6—31＋G^＊水平上对端接基苯甲酸二聚体进行了几何构型全优化,探讨了端接基CH3、CF3和CH2CH3对分子氢键结构、相互作用能、电荷转移、前线轨道能量等性质的影响,在此基础上使用含时密度泛函理论计算了分子的电子光谱,得到了最大吸收波长λmax.     

双8-羟基喹啉锂及其衍生物电子光谱性质的理论研究

在三种不同桥键相连的双8-羟基喹啉分子结构的基础上,设计出三种双8-羟基喹啉锂,用DFT/B3LYP对其进行结构优化,得到稳定的基态结构,然后用POP方法分析其前线分子轨道,用CIS方法计算得到其激发态结构,最后用TD-DFT方法,在基态结构的基础上计算吸收光谱,在激发态结构的基础上计算发射光谱.计算结果表明偶氮键(N...     

溶剂极性对嘧啶电子光谱影响的理论研究

用密度泛函方法,在极化基组6 31G 水平上,研究了溶剂的极性对嘧啶基态分子结构、前线分子轨道及能量分布的影响.运用含时密度泛函理论方法计算了在乙醚、甲醇、水等不同极性的溶剂中嘧啶的电子光谱并与文献报道的实验值进行比较.结果表明,这种理论方法能较好地再现实验结果.     

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.     

4-氨基安替比林电子光谱及溶剂效应理论研究

采用含时密度泛函理论方法(TD-PBE0)研究了4-氨基安替比林(4-AAP)在水和乙醇溶液环境中的电子光谱特性,通过电子跃迁轨道分析归属了4-AAP电子光谱谱带的跃迁轨道贡献并探究了其电子跃迁特征。研究结果表明,4-AAP在乙醇溶液中理论吸收谱带与实验谱带吻合较好,但其在水溶液中计算所得吸收谱带波长与实验所得相应值相差较大,溶剂水分子可与4-AAP通过氢键强烈相互作用形成复合物,诱导电子跃迁吸收谱带发生明显移动,氢键结合位点对其电子光谱中的最强吸收峰位置亦有影响,呈现显著的溶剂化效应。分子动力学模拟获得了水溶液中4-AAP溶剂团簇模型4-AAP-(H_2O)_3,基于此模型所得的理论电子光谱吸收谱带与实验光谱特征谱带波长相吻合,并从分子水平上对团簇结构吸收谱带的电子跃迁贡献进行了分析和归属。     

3,6-双(4-甲基-1,2,3-噻二唑-5-基)-1,2,4三唑并［3,4-b］［1,3,4］噻二唑分子的光谱与热力学性质的理论研究

采用密度泛函理论在B3LYP/6-31+G*水平计算研究3,6-双(4-甲基-1,2,3-噻二唑-5-基)-1,2,4三唑并［3,4-b］［1,3,4］噻二唑分子的几何结构,光谱,热力学性质.优化得到的最稳定结构与晶体结构一致.气相中最低能量跃迁吸收峰出现在412 nm,溶剂作用使其蓝移29 nm,均对应HOMO到LUMO的电子跃迁.298.15 K,标题化合物分子的标准摩尔生成焓和标准摩尔生成自由能分别为3703.19和3972.07 kJ·mol-1.     

硼团簇链状结构及B5异构化反应的理论研究

采用密度泛函方法B3LYP和二阶微扰方法MP2,在6-311G*基组水平上找到一类硼团簇Bn(n=4~10)亚稳定的准一维链状结构,并且计算其相应的能量,根据计算推测了这种结构的生长趋势.为了考察其稳定性,以B5为例研究了一种稳定结构异构化为准一维链状结构硼团簇的气相反应过程.结果表明:该反应过程为单通道放热反应,放出热量为71.12 kJ.mol-1;反应历经1个过渡态,反应能垒为0.5442 eV.     

含氧空位立方HfO2电子结构和光学性质的第一性原理研究

利用基于第一性原理密度泛函理论框架下的平面波超软赝势法,研究了含氧空位立方HfO₂的几何结构、电子结构和光学性质。计算结果表明,氧空位缺陷对晶格参数的影响不明显。能带结构和态密度结果表明在-0.216 eV处出现了氧空位缺陷能级。通过对比纯立方HfO₂的光学吸收边,由于氧空位缺陷能级的出现,含氧空位立方HfO₂的光学吸收边向低能方向移动。此外,氧空位的出现导致了静态介电常数的增加。     

P6团簇能级分布及其热力学性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)B 3LYP方法,在6-311G(d)基组水平下,对P6团簇的8种异构体进行了优化,并对它们的几何构型、能级分布和热力学性质进行了分析,讨论了最高占据轨道(HOM O)与最低空轨道(LUM O)之间的能级间隙(Eg),分析了团簇的化学活性.最后求得结构c热力学性质与温度的关系.     

Keggin型多钼氧酸盐有机衍生物的电子性质与抗病毒活性的密度泛函理论研究

运用密度泛函理论(DFT)方法研究了Keggin型多酸化合物(C5 H13 N2O2)2(H3O)PMo12 O40,(C5 H14 N2 O2)2 SiMo12 O40和(C5 H14 N2 O2)2 GeMo12 O40的几何结构、氧化还原性质.根据多酸化合物对肿瘤细胞的抗病毒活性与其氧化还原能力的关系,比较了目标...     

天冬氨酸分子在水环境下手性转变机理的理论研究

使用密度泛函理论的B3LYP方法和微扰理论的MP2方法,溶剂效应采用离散与连续介质模型,研究了天冬氨酸分子在水环境下的手性转变.反应通道研究发现:天冬氨酸分子在水环境下的手性转变有4个反应通道a,b,c,d.a是以氨基N为桥实现质子转移;b是顺次以羰基O和氨基N为桥实现质子转移;c是只以羰基O为桥实现质子转移;d是羧基内质子迁移后,质子再以羰基O为桥从手性碳的一侧转移到另一侧.势能面计算表明:a通道是最佳通道,3个水分子构成的链作氢迁移媒介,使最高能垒降到108.9kJ·mol-1,对水分子作桥的质子迁移,远程效应不明显;对非质子转移反应,远程作用溶剂效应使能垒明显升高.结果表明:考虑到温度的涨落和分子频繁碰撞等因素,左天冬氨酸在生命体内可以少部分异构成右旋体;水环境下质子迁移反应,可以忽略溶剂的远程效应.     

NiSOD天然酶活性中心量子化学研究

通过密度泛函理论计算了天然NiSOD氧化态(ox)/NiSOD还原态(red)的活性中心的电子结构.采用INDO/S方法计算了电子光谱,并与实验值进行了比较.从前线分子轨道及自然键轨道布居等方面揭示了S原子在催化超氧阴离子的活性中的作用,以及NiSOD具有较高结构稳定性的原因.结果表明:NiSODox/NiSODred分别以低自旋态为最稳定状态,计算值与实验结果一致.     

HMX分子构象转变机理的理论研究

本工作采用密度泛函理论(DFT)方法研究了5种环四亚甲基四硝胺(HMX)稳定分子构象的转变机理,在B3LYP/cc-pVDZ水平下优化了两种转变路径(Ⅰ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ和Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ)势能面上各驻点(稳定构象、过渡态)的几何构型,采用极化连续介质模型(PCM)探究了两条转变路径的溶剂化效应.结果表明,第一步转变(Ⅰ→Ⅲ和Ⅱ→Ⅲ)在气相和溶剂中均是决速步骤,溶剂效应使Ⅰ→Ⅴ的转变能垒升高,Ⅱ→Ⅴ的转变能垒有所降低.