取代基性质对苯轮烯电子结构影响的理论研究

运用量子化学中的密度泛函和含时密度泛函理论法,计算了苯[15]轮烯分子1号位被CH3、NH2、OH、Cl、CN和NO2取代后的衍生物几何构型、电子结构、前线分子轨道和电子光谱性质。计算结果表明取代基性质的改变,对苯[15]轮烯的键长和键角等结构参数的影响不大,这与轮烯具有较强的共轭性有关。在1号位取代时,NO2取代物的最大吸收波长红移最多。主要是因为对LUMO轨道而言,硝基取代物的LUMO轨道电子云在硝基附近分布较多。     

大环化合物密度泛函理论研究

运用量子化学密度泛函理论B3LYP/6-31G*方法对脱苯[15]轮烯和脱氢苯吡啶[15]轮烯进行了优化,用含时密度泛函(TD-DTF)计算其吸收光谱,结合前线分子轨道讨论吸收波长不同的原因。结果表明,三种构型的分子为平面共轭分子,分子Ⅰ的苯环被吡啶环取代成分子Ⅱ和Ⅲ,分子Ⅲ的最大吸收波长最长;分子Ⅱ最大吸收波长最短。     

硫靛染料发色体结构与性质的泛函理论研究

在密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31 G*水平上对硫靛染料发色体的几何结构进行优化计算,在获得基态稳定结构的基础上,应用含时密度泛函理论(TD—DFT)方法在相同水平计算电子吸收光谱。探讨了给电子基团对电子吸收光谱的影响。结果表明:给电子基团给电子能力的增强使光谱产生一定的红移。通过对前线轨道组成进行自然布居分析,揭示了硫靛染料的发光均源自分子中HOMO-LUMO(π→π*)电子跃迁。     

β-取代卟啉及卟啉锰对氧化破坏的稳定性

在假一级条件下,以亚碘酰苯为氧化剂,通过测定β-未取代的四苯基卟啉(TPP),以及不同β-取代的β-Cl8TPP、β-Br8TPP、β-Br4TPP、β-NO2TPP、β-(CH3)8TPP及其金属锰配合物的氧化破坏反应的表观动力学常数,获得了卟啉配体的稳定性顺序为TPP>β-(CH3)8TPP>β-Br8TPP>β-Cl8TPP>β-Br4TPP>β-NO2TPP,β位位阻越大相应的卟啉配体越稳定,并由此推导PhIO由β位进攻卟啉配体。β-取代锰卟啉的稳定性顺序为:Mn(β-Cl8TPP)Cl>Mn(β-Br8TPP)Cl>Mn(β-Br4TPP)Cl>Mn(β-NO2TPP)Cl>Mn(TPP)Cl>Mn[β-(CH3)8TPP]Cl,并与在催化氧化环己烷反应中的稳定性一致,β位吸电子作用越大相应的锰卟啉越稳定,并推导由氧化能力更强的高价金属-氧中间体以位阻较小的面对面方式进攻β-取代锰卟啉。     

多酸基卟啉化合物的理论研究新进展

卟啉和多酸都具有结构可变、电子可调、拓扑多样等特点,通过构型设计、金属络合以及给受体取代等进行调控后,兼具无机材料和有机材料优势,在非线性光学、敏化太阳能电池等领域较好应用前景。本文概述了多酸基卟啉衍生物近期的理论研究工作进展。     

卟啉分子整流器件的理论研究

使用密度泛函理论（DFT）与非平衡态格林函数（NEGF）相结合的方法研究了卟啉-烷（porphyrin-alkyl）、卟啉-苯（porphyrin—phenyl）、卟啉-炔（porphyrin—alkyne）三种分子的电压-电流曲线、分子隧穿谱等电学性质。结果显示,卟啉一炔分子的电子传递能力最强,其次是卟啉-苯分子,而卟啉-烷分子的导电性最差;但是,卟啉-烷和卟啉一苯分子具有明显的整流特性,而卟啉-炔分子几乎没有整流效果。     

靛族染料化合物结构与性能的密度泛函理论研究

在密度泛函理论(DFT)的B3LYP／6-31G^*水平上对一系列靛族染料化合物的几何构型进行优化计算：在获得基态稳定结构的基础上，应用含时密度泛函理论(TD-DFT)在相同水平下计算其电子吸收光谱，探讨了不同给电子基团和发色体系的延伸对电子吸收光谱的影响，得到了与实验基本一致的变化规律。结果表明，给电子能力的增强和发色体系的纵向延伸均使光谱产生一定红移，通过对前线轨道组成进行自然布居分析，揭示了靛族染料的发光均源自分子中HOMO-LUMO(П→П^*)电子跃迁。     

亲电聚合路线合成含氯取代基的聚芳醚酮酮的研究

对苯二甲酰氯、2,5-二氯对苯二甲酰氯和二苯醚,在无水三氯化铝、1,2-二氯乙烷和N,N-二甲基甲酰胺存在下,通过傅-克(Friedel-Crafts)酰化缩合反应,合成了新型的含氯取代基的聚芳醚酮酮(简称PEKKC)。用红外光谱、X-射线衍射、扫描电镜、差示扫描量热、热失重及耐溶剂试验等对聚合物进行了表征。研究结果表明苯环上的氯取代基能显著降低聚合物的熔融温度、结晶度及表观形态的致密度,PEKKC具有和PEKK相似的耐热性及耐溶剂、抗化学腐蚀性。     

取代乙烷交叉式与重叠式稳定性的密度泛函理论研究

在密度泛函DFT/B3LYP理论水平优化结构,结合Aug-CC-pVDZ基组计算了17种取代乙烷交叉式与重叠式的电子能量。结果发现,相关能差值(ΔEc)与总能量差值(ΔE)的相关回归系数最高(R~2=0.95),交换能差值(ΔEx)与ΔE相关回归系数次之(R~2=0.93)。选择ΔEc与ΔEx对ΔE进行多元线性拟合,得到其相关回归系数(R~2=0.95),再用拟合公式计算ΔE(实际),并与计算得到的ΔE(理论)进行线性拟合,得到其相关回归系数R~2=0.95。我们认为,交叉式取代乙烷的构象稳定性主要起源于其分子内的相关能(Ec)和交换能(Ex)作用。     

杂环轮烯类化合物密度泛函理论研究

运用量子化学中的密度泛函和含时密度泛函理论法,计算了四种加共轭环的脱氢苯[15]轮烯衍生物的几何构型、电子结构、前线分子轨道和电子光谱性质。计算结果表明当脱氢苯[15]轮烯分子(M)被杂环取代或增加分子的共轭性,对轮烯的键长和键角等结构参数的影响不大,这与轮烯具有较强的共轭性有关。当母体中的苯环被嘧啶环取代时,最大吸收波长蓝移;当母体中的苯环被萘取代时,最大吸收波长与母体中的苯被吡嗪取代时的最大吸收波长相近。     

6种取代四苯基卟啉化合物的合成

以二甲苯为溶剂,氯乙酸为催化剂,硝基苯为氧化剂,由取代苯甲醛与吡咯发生缩合反应合成了6种取代四苯基卟啉化合物,并用紫外-可见光谱(UV-Vis)和红外光谱(IR)对所合成的产物进行了结构表征.考察了酸性催化剂和氧化剂对卟啉合成收率的影响,使卟啉收率得到了大幅提高,其中对位取代四苯基卟啉的合成收率＞45%,邻位取代四苯基...     

MOFs荧光探针检测炸药分子研究

烈性炸药的探测是一项重要的研究课题,基于金属有机骨架化合物（MOFs）的荧光探针近年来受到研究者的广泛关注。本文采用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TDDFT）研究了金属有机骨架化合物[Zn（sfdb）（bpy）（H2O）]n的发光机理及其与硝基苯分子之间的氢键相互作用。运用TDDFT方法探究氢键在激发态下的行为,结果表明分子间氢键在激发态下增强,促进分子间电荷转移,导致荧光淬灭。这项研究工作表明分子间氢键对于荧光过程具有重要影响,这为设计合成探测炸药分子的MOFs荧光探针提供了新的思路。     

5种取代四苯基氧代钼卟啉化合物的合成

以乙酸和丙酸为混合溶剂,硝基苯为氧化剂,合成了5种取代四苯基卟啉配体。再以十氢萘为溶剂,五氯化钼为金属盐反应合成了氧代钼卟啉化合物。经紫外-可见光谱和红外光谱对目标产物进行了结构表征。进一步考察了反应温度、五氯化钼金属盐用量和卟啉配体浓度对金属化产物的收率影响。金属化收率达到了86%～96%,采用两步法合成氧代钼卟啉的总收率达17.7%～44.4%。     

二咪唑二甲酸合铜光谱性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT B3LYP)方法,对配合物CuL2及其阴离子进行了结构优化,频率计算,并分析了配合物的电荷布局。在优化得到的稳定构型基础上,采用含时密度泛函理论(TD-DFT)对配合物及其阴离子的电子结构进行计算,获得其吸收光谱。结果表明,电子在基态与激发态间的跃迁,主要是在配体4,5-咪唑二甲酸(L)与中心金属之间的电荷转移,电子从中心金属Cu转移至含N和O的4,5-咪唑二甲酸配体上。     

环金属铱配合物的量子理论研究

本文采用密度泛函方法研究了四个环金属铱配合物Ir(pty-R)2(acac)[pty=3-(4-R-苯基)-4,5-二甲基-1,3-噻唑-2-亚基,acac=乙酰丙酮,R=H(1),Br(2),phenyl(3),CN(4)]的几何结构、电子结构和光谱特性。计算得到的基态键长与相应的实验值符合得较好。1～4的最低能吸收和发射分别在384、376、388、392 nm和475、484、487、500 nm。其最高占据分子轨道主要占据在金属和双齿配体上,而最低空轨道是!*(pty)型轨道。因此,1～4的最低能吸收和发射被指认为[d(Ir)+π(pty)/π(acac)→π*(pty)]的激发,具有金属到配体和发生在配体上的MLCT/I(L) LCT混合跃迁特征。     

偶氮卟啉染料的制备及性能研究

以meso-四(4-硝基苯基)卟啉为原料经硝基还原后制得meso-四(4-氨基苯基)卟啉,meso-四(4-氨基苯基)卟啉再经重氮化后分别与2-萘酚和8-羟基喹啉发生偶合反应得到meso-四[4-(2-羟基偶氮萘基)苯基]卟啉(卟啉1)和meso-四[4-(8-羟基偶氮喹啉)苯基]卟啉(卟啉2)。利用核磁共振氢谱、IR、UV-Vis、循环伏安法等确定了目标化合物的结构、光谱特征和电化学性能。紫外-可见光光谱测试结果表明,卟啉1和卟啉2的Q带与meso-四(4-氨基苯基)卟啉相比,吸收强度明显增强,并且卟啉2与卟啉1相比,在可见光区有明显的红移现象。用循环伏安法研究了两种偶氮卟啉染料的氧化还原性质,通过计算ELUMO和EHOMO值,得出其能级结构与纳米TiO_2的导带能级相匹配。     

含氮杂环配合物的光学性质理论研究

在密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G(d,p)水平上,对含氮杂环配合物以1,3,5-三嗪环为单体,分别加入卤素Cl,噻吩环或者对称的加入噻吩环后四种含氮杂环化合物的几何结构进行了全优化。讨论缺电子类含氮杂环配合物进行修饰后的结构,对在获得基态稳定构型的基础上,应用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算设计化合物的电子吸收光谱,讨论了最大吸收波长和部分前线分子轨道能量,以期为同类化合物的合成提供理论依据。     

理论计算系列二苯乙烯化合物的电子结构与光谱性质

运用密度泛函理论、含时密度泛函理论方法在量子化学软件包Gaussian 03上对硝基和甲基取代的三种二苯乙烯类化合物进行了计算,分析了其优化的几何结构、前线分子轨道和电子吸收光谱,发现取代基的结构会对其光学性能产生一定的影响。研究表明,通过理论模拟得到的数值与实验测试的结果基本一致,对含有共轭结构化合物的设计、合成起到了预测和指导的作用。