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几类杂环化合物的结构和电子光谱的理论研究

作　者: 宁攀
导　师: 张敬来
学　校: 河南大学
专　业: 物理化学
关键词: 电子光谱 噻吩 噻咯 喹啉 吡唑
分类号: O626
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


应用密度泛函理论（DFT）,在B3LYP/6-31G（d）和CAM-B3LYP/6-31G（d）水平下优化了α-联噻吩H（C4H2S）nH（n=2-13）的基态几何构型。研究表明，它们的基态结构呈现三种构型：螺旋上升型、环型和稍有弯曲的带状结构。前两种是对称性分别为C1和C2的顺式结构，最后一种是具有C1对称性的反式结构。利用TD-B3LYP方法计算了它们的吸收光谱，并得到了α-联噻吩体系的垂直激发能和体系大小n的解析表达式。发射光谱则是采用TD-CAM-B3LYP方法来研究的，计算值与实验值符合的很好。在B3LYP/6-311g（d,p）水平下优化了几种噻咯和噻吩衍生物的基态平衡构型，结果显示，优化得到的构型均为稳定构型；基于优化的构型，在TD-B3LYP/6-311g（d,p）水平下模拟了它们的紫外吸收光谱，研究表明，对于已有的实验数据，理论的结果与之符合的很好。希望计算结果能够为以后的实验和理论研究提供一定的帮助。利用密度泛函理论和含时密度泛函理论研究了8-羟基喹啉衍生物的光谱性质。利用B3LYP和M06方法优化了1-苯基-3,5-二甲基-4-吡唑醛缩2-甲基-8-羟基喹啉（A）和1-（4-氯苯基）-3,5-二甲基-4-吡唑醛缩2-甲基-8-羟基喹啉（B）以及它们与冰乙酸反应的可能产物(AR1, AR2, BR1和BR2)的几何构型。结果表明，与相应的反应物相比，两个反应的产物分子的平面性均增强。然后，为了进一步确认这两组反应的合理产物，又利用TD-DFT理论和PCM模型对紫外吸收光谱进行了模拟。通过与实验光谱的对比，AR2和BR2被确认为是合理的产物。值得注意的是，与A和B相比，相应的AR2和BR2的最大吸收波长均发生了红移，这可以认为是由于前面提到的产物平面性增强和HOMO-LUMO能隙减小导致的。在B3LYP/6-31G（d）水平下优化了两个双吡唑环类化合物1-苯基-3,5-二甲基-4-吡唑醛缩1-对甲苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮（A）和1-（4-甲苯基）-3,5-二甲基-4-吡唑醛缩1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮（B）以及它们与冰乙酸反应可能得到的所有产物的基态几何构型，并讨论了它们的稳定性；用TD-B3LYP和TD-M06方法计算了这两组化合物的垂直激发能，结果表明，A和B的垂直激发能均能与实验值符合的很好，而且通过理论计算确定了A和B与冰乙酸之间并未发生反应。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 课题的提出  9-10
  1.2 计算方法  10-12
    1.2.1 DFT 方法  10-11
    1.2.2 PCM 方法  11-12
  参考文献  12-17
第二章 α-联噻吩 H(C_4H_2S)_nH (n = 2-13)的结构和电子光谱  17-35
  2.1 引言  17
  2.2 计算方法  17-18
  2.3 结果与讨论  18-30
    2.3.1 基态几何构型和稳定性  18-22
    2.3.2 能隙  22-24
    2.3.3 垂直跃迁能  24-29
    2.3.4 垂直发射能  29-30
  2.4 结论  30-31
  参考文献  31-35
第三章 噻咯衍生物的结构和电子光谱  35-53
  3.1 引言  35
  3.2 计算方法  35-36
  3.3 结果与讨论  36-48
    3.3.1 对称性二噻吩并噻咯衍生物的结构和电子光谱  36-41
    3.3.2 非对称性二噻吩并噻咯衍生物的结构和电子光谱  41-44
    3.3.3 两种基于噻吩的硅杂十元大环化合物的结构和电子光谱  44-47
    3.3.4 二联噻吩衍生物的结构和电子光谱  47-48
  3.4 结论  48-50
  参考文献  50-53
第四章 两组 8-羟基喹啉衍生物的结构和光谱性质  53-65
  4.1 引言  53
  4.2 计算方法  53-54
  4.3 结果与讨论  54-61
    4.3.1 几何构型和稳定性  54-57
    4.3.2 电子光谱  57-61
  4.4 结论  61-62
  参考文献  62-65
第五章 双吡唑环类化合物的结构和电子光谱  65-75
  5.1 引言  65-66
  5.2 计算方法  66
  5.3 结果与讨论  66-71
    5.3.1 几何构型和稳定性  66-69
    5.3.2 前线分子轨道能级及能隙  69
    5.3.3 吸收光谱  69-71
  5.4 结论  71-73
  参考文献  73-75
攻读硕士学位期间发表论文  75-77
致谢  77-78

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 有机化学 > 杂环化合物
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