卟啉及其衍生物仿生催化性质的研究

发布时间：2017-10-26 01:21

  本文关键词：卟啉及其衍生物仿生催化性质的研究

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【摘要】：卟啉是一类具有着18π电子的共轭大环化合物,因其特殊的结构使得它具有很多独特的性质,并且它的合成与应用在近些年来越来越受到关注,然而合成率低,合成成本高,以及合成的盲目性,使得理论设计具有某些功能的卟啉类化合物并通过计算机模拟其性质,并通过理论规律来指导实践从而寻找更为高效符合人们需要的目标产物变得尤为重要。在这样的背景下,我们采用量子化学理论设计并研究了一系列卟啉化合物的性质,探究了分子结构、原子电荷、分子轨道能级、并模拟了分子的紫外-可见吸收光谱以及红外光谱,并通过谱图特征进一步研究不同取代基以及相同取代基在不同位置对分子结构及其性质的影响,设计了理论上适合做仿生催化剂的分子,这将对仿生催化剂的研究具有一定意义。1中位取代卟啉锌在密度泛函理论(DFT)B3LYP水平上,使用6-31g(d)基组对Zn Por(NH2)4,Zn Por(C_(12)H_(13)SN_3)和Zn Por(C_(13)H_(13)SN_4)的分子结构进行优化,模拟红外和紫外及拉曼光谱,对谱图进行分析指认。结果表明:分子在可见光有较强的响应,Zn Por(C_(12)H_(13)SN_3)和Zn Por(C_(13)H_(13)SN_4)的红外吸收普带变宽,吸收峰强度变大,吸收峰发生红移,说明Zn Por(C_(12)H_(13)SN_3)和Zn Por(C_(13)H_(13)SN_4)模拟p-450单加氧酶可能成为良好的仿生催化剂,为相关研究提供理论基础。2α、β位取代酞菁锌在密度泛函理论(DFT)B3LYP水平上使用LANL2DZ基组对取代基R=C_8H_4NO_3分别取代的α-位和β-位取代酞菁锌的结构进行优化,分析了分子的结构、分子轨道能级、原子电荷,并模拟分析了分子的红外光谱和紫外—可见光谱。分析结果表明:β-位取代酞菁锌即Zn[PcH_7R_2]分子的最高占有轨道及最低未占有轨道的轨道能级差与未取代的分子相比明显缩小,且红外光谱吸收范围变大,对可见光的响应变强,因此具有作为仿生催化剂的潜能。
【关键词】：卟啉 密度泛函理论 光谱性质
【学位授予单位】：牡丹江师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 卟啉及其衍生物的概述7-8
• 1.2 卟啉及其衍生物的应用8-11
• 1.2.1 卟啉类化合物的应用8-10
• 1.2.2 酞菁类化合物的应用10-11
• 1.3 本文研究的意义11-13
• 第二章 密度泛函理论的发展13-17
• 2.1 引言13
• 2.2 密度泛函理论的介绍13-14
• 2.3 密度泛函理论的发展14-17
• 第三章 中位取代卟啉锌结构及光谱性质研究17-27
• 3.1 前言17-18
• 3.2 计算细节18
• 3.3 结果与讨论18-26
• 3.3.1 分子结构18-20
• 3.3.2 原子电荷20-21
• 3.3.3 分子轨道能级21-22
• 3.3.4 红外光谱22-23
• 3.3.5 紫外—可见光谱23-25
• 3.3.6 拉曼光谱25-26
• 3.4 结论26-27
• 第四章 α、β位取代酞菁锌的结构和性质研究27-36
• 4.1 引言27
• 4.2 计算细节27-28
• 4.3 结果与讨论28-35
• 4.3.1 分子结构28-30
• 4.3.2 原子电荷30-31
• 4.3.3 分子轨道能级31
• 4.3.4 红外光谱31-33
• 4.3.5 紫外—可见光谱33-35
• 4.4 结论35-36
• 结论36-37
• 参考文献37-43
• 致谢43

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