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.     

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.     

1-羟基-2-萘甲醛分子基态和激发态的质子转移机制

基于密度泛函与含时密度泛函理论方法,研究1-羟基-2-萘甲醛(HN12)分子及分子异构体在基态和激发态的氢键动力学过程.结果表明:在基态的HN12分子被激发至第一电子激发态后,出现氢键键长变短及氢键中羟基的红外光谱红移现象;激发态分子内的质子可发生转移反应;异构体在激发态时不易发生逆向的质子转移反应,但在基态较易出现逆向的质子转移过程.即HN12分子及分子异构体在基态和激发态存在一个循环机制.     

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.     

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。     

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。     

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     

8-氨基-7-羟基黄酮的简便合成

7-羟基黄酮和对硝基苯胺重氮盐在碱性每件下偶合,偶氮基引入黄酮分子的8住,生成7-羟基-8-(对硝基苯基偶氮基)黄酮.该偶氮化合物经保险粉还原后得到8-氨基-7-羟基黄酮.用红外光谱、核磁共振氢谱和质谱表征了所合成的化合物的结构.     

一种过氧化氢选择性荧光探针的合成及识别研究

利用硼酸酯与过氧化氢反应生成羟基的特性,并结合激发态分子内质子转移(ESIPT)荧光调制机理,设计并合成了一种用于检测过氧化氢的荧光开关型探针。该探针的结构得到核磁共振和质谱的证实。紫外-可见光谱和荧光光谱研究表明,探针对活性氧(ROS)中过氧化氢具有较好的灵敏性和选择性。     

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.     

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.     

基于8-羟基喹啉衍生物的重金属离子荧光增强型传感的研究进展

8-羟基喹啉是重要的金属离子鳌合剂,因金属离子与其结合后可阻断其分子内激发态质子转移(ESIPT)导致荧光增强而被广泛应用于荧光传感分子的设计中.但8-羟基喹啉对金属离子的选择性较差,研究多对喹啉母环结构修饰引入辅助配位基团以改善金属离子选择性,但以8-位羟基修饰的尝试偏少.本文以8-羟基喹啉不同结构修饰的衍生物为依据,评述其在重金属离子荧光增强型传感中的应用.     

N-(2-羟基苯亚甲基)苯胺衍生物分子内质子 转移取代基效应的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31+G(d,p)水平上研究了N-(2-羟基苯亚甲基)苯胺衍生物分子内质子转移的取代基效应.结果表明:吸电子基引入后会让分子更加趋于平面构型,而供电子基取代后让分子发生了一定程度的扭转;吸电子取代基引入后减小了分子平面的电子密度,拉近了N_1-H_2距离,增强了分子内氢键的强度,降低了醇式到酮式的结构互变能垒.供电子取代基引入后增加了分子平面的电子密度,加大了N_1-H_2间距,减弱了分子内氢键的强度,使得质子转移能垒升高.对分子的前沿轨道研究表明醇式较酮式结构来说更易形成激发态,并且能隙随着吸电子能力和供电子能力增强变小,说明其生物活性变强.     

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.     

2-(2,5-二羟基苯基)-4(3H)-喹唑啉酮质子转移及七元瓜环限制作用的理论研究

在B3LYP/6-311++G(d)和ONIOM(B3LYP/6-311++g(d):PM3)水平上,研究了2-(2,5-二羟基苯基)-4(3H)-喹唑啉酮(DHPQ)及其在七元瓜环(CB7)限制下的双质子转移过程,确定了DHPQ分子各互变异构体的结构、能量以及基态质子转移反应的过渡态.通过对结构变化和能量差异的分析,探讨了DHPQ中的双质子转移机理,考察了质子转移的纳米笼效应以及该笼效应对质子转移热力学性质的影响,同时研究纳米腔与DHPQ的几何匹配关系以及水溶剂对包合物质子转移的影响.计算结果表明:DHPQ是采取分步转移机理,纳米腔的限制对质子转移过程产生一个很大的能垒,抑制分子内质子转移过程,水溶剂的引入促进Path 2,抑制Path 1.     

给体-受体共轭型希夫碱的分子第一超极化率的理论研究

采用HF／6-31G（d）／／TDHF／6-31G（d）方法研究了给体-受体共轭型希夫碱的几何结构和分子的第一超极化率,并与可利用的实验结果进行了比较．研究表明,这类希夫碱具有非平面的结构．另一方面,吸电子基和供电子基的种类,分子的共轭程度,基态与激发态之间的分子内电荷转移及HOMO-LUMO能隙对希夫碱分子的第一超极化率有明显的影响．     

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...     

4种天然黄酮类化合物与囊泡体系的相互作用

采用光谱法(吸收光谱,荧光光谱)检测了4种已知结构的天然黄酮化合物在囊泡体系中的光谱变化,根据光化学现象的变化及规律,探讨了化合物与囊泡相互作用的机理及与酚羟基有关的质子转移现象.     

哌啶分子轴向和赤道构象的量子计算

利用Gaussian 03软件对哌啶分子轴向构象和赤道构象进行了量子计算,首先,采用Hartree-Fock(HF)方法,在6-311++G(d,p)高精度基组水平上获得了两种构象分子基态的优化结构、红外光谱和拉曼光谱,这些数据为预测分子结构提供重要的依据;其次,在分子基态稳定构象的基础上,利用Time-Dependent Density Functional Theory(TD-DFT),在HCTH/6-311++G(d,p)高精度基组水平上进一步获得了两种构象的紫外可见光谱,分子激发态能量以及激发态和离子态激发布居信息;最后,由激发态和离子态激发布居信息分析获得了分子激发态电离的相关性.这些结果既可以为实验上区分和标示哌啶分子构象异构体提供依据,也可以为实验上预测哌啶分子的动力学机制提供证据.