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不同取代基金属卟啉结构与性质的理论研究

作　者: 张韶华
导　师: 卢小泉
学　校: 西北师范大学
专　业: 分析化学
关键词: 密度泛函理论卟啉前线分子轨道氧化还原电位催化活性
分类号: O621.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

由于卟啉及其金属化合物独特的物理、化学性质,且具有良好的光和热稳定性,因而在生物化学、药物化学、分析化学、光化催化和材料科学等领域均得到了广泛的关注和应用。尽管围绕卟啉类化合物的合成和应用在实验方面得到了深入的发展,但对其的理论研究相对较少。密度泛函理论是量子化学计算理论中研究化学问题的重要方法之一。采用密度泛函理论可计算得出分子构型、原子电荷、电子密度以及分子轨道能量等相关信息,从而探寻分子的化学性质及变化规律,解释化学实验现象,为化学实验提供理论分析和指导。因此,通过密度泛函理论来研究卟啉及其金属化合物,探索其结构和性质之间的规律性联系,进而检验实验事实、预测未知信息则显得尤为重要。本论文分为以下三部分:第一章绪论,本章论述了量子化学的产生、发展及其常用理论方法（如半经验方法和Hatree-Fock方法,微扰理论和密度泛函理论）,同时阐述了密度泛函理论在卟啉电化学研究中的应用,并对其发展前景进行了展望,共引文105篇。第二章不同取代基镁卟啉结构与性质的理论研究,本章采用量子化学中的密度泛函理论,在B3LYP/6-31G的水平上,分别对五种不同取代基镁卟啉分子,即5, 10, 15, 20-四苯基镁卟啉（MgTPP）、5- （4-甲氧基苯基）-10, 15, 20-三苯基镁卟啉（MgTPPOCH₃）、5- （4-氨基苯基）-10, 15, 20-三苯基镁卟啉（MgTPPNH₂）、5- （4-硝基苯基）-10, 15, 20-三苯基镁卟啉（MgTPPNO₂）和5- （4-羧基苯基）-10, 15, 20-四苯基镁卟啉（MgTPPCOOH）,进行几何优化和频率分析,研究了不同取代基对四苯基镁卟啉的键长、键角和二面角等分子结构参数的影响。同时,我们也对不同取代基四苯基镁卟啉的电荷分布,电子密度分布图进行了深入的研究,分析了金属卟啉的前线分子轨道能量,得到了不同取代基镁卟啉分子的氧化还原电位变化规律以及催化活性的变化规律。第三章不同金属卟啉结构与性质的理论研究,本章通过量子化学的密度泛函理论,在B3LYP/6-31G的水平上,分别对四种金属卟啉分子,即5, 10, 15, 20-四苯基镁卟啉（MgTPP）、5, 10, 15, 20-四苯基铁卟啉（FeTPP）、5, 10, 15, 20-四苯基钴卟啉（CoTPP）、5, 10, 15, 20-四苯基铜卟啉（CuTPP）,进行了几何优化和频率分析,并研究了它们的键长、键角、电荷密度、电子密度分布图和前线分子轨道,得到了不同金属原子对卟啉结构和性质的影响。

不同取代基金属卟啉结构与性质的理论研究

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