蒽醌及其衍生物理论化学的研究

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1、堕室墨三查兰堡主堂堡兰塞蔓里墨蔓堑生塑塑型笙些兰堑塞．——摘要蒽醌(AQ)及其衍生物不仅是一类重要的染料，也是很多药物的成分，在其它领域也有广泛的应用。本文借助量子化学中的密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD—DFT)方法，对葸醌类化合物的结构与性能进行了较高水平的理论研究，探讨了其结构与性能之间的关系，还采用分子动力学方法模拟了锦纶对蒽醌染料(分散红、分散蓝)的吸附过程。首先通过与实验值和MP2／6，31G*结果的比较，确定B3LYP／6．31G’为最佳研究方法，并采用此方法对葸醌及其羟基取代衍生物进行理论计算。几何全优化的结

2、果表明，标题物均为平面构型，分子内氢键对几何构型和电子结构影响很大。基于简谐振动分折求得IR谱，并作对称性分类和指认，所得计算结果与实验值良好相符。运用含时密度泛函理论方法在相同水平上计算了标题物的电子吸收光谱，发现葸醌芳环取代衍生物的最低激发单重态均源自HOMO-LUMO(n一：It+)跃迁。基于振动分析，由统计热力学方法求得了标题物的热力学性质。采用QST2方法和6．31G*基组，还计算了分予内质子转移途径和活化能。研究了不同取代基在不同位置取代对葸醌的几何构型、电子结构和电子光谱等的影响，获得了与实验结果一致的变化规律。取代基对几何

3、构型和电荷分布的影响主要限于取代位附近，离取代位较远的位置其几何参数和电荷分布变化很小。吸电子基团使前线轨道能级降低，而推电子基团则使其升高。采用B3LYP／LANL2Dz方法研究了1，4-二羟基蒽醌(1,4．DHAQ)与Ni(II)、Fe(II)、zn(II)三种过渡金属离子的络合物，并就几何构型、红外光谱和紫外光谱等性质进行了讨论，发现Ni(儿)和Fe(II)的络合物为平面分子，而Zn(II)络合物为立体构型。通过设计等键反应，求得了一系列羟基和氨基衍生物的生成热。发现增加一个可以形成分子内氢键的．OH使生成热减小2lOkJmol一，

4、增加一个不形成氢键的一OH使生成热降低l80kJtool～。类似地，若增加一个氨基，则上述能量降低分别为20和8kJ，mo[～。采用分子动力学(MD)方法模拟了葸醌染料(分散红60、分散蓝56)在锦纶表面的吸附，并就温度对吸附能大小的影响进行了探讨。关键词蒽醌，密度泛函理论，含时密度泛函理论，分子动力学，分子结构，红外光谱，紫外光谱，分子内氢键，分子内质子转移，热力学性质，吸附童塞型三奎堂雯主堂堡堡苎蔓望墨苎堑皇望塑望鲨些兰旦窒AbstractAnthraquinoneanditsderivatives，whicharenotonlyan

5、importantkindofdyebutalsothecompositionofmanydrugs，havebeenwidelyusedinvariousfields．Inthisdissertation，arelativelyhighleveltheoreticalinvestigationhasbeenperformedusingthedensityfunctionaltheory(DFT)andtime—dependentdensityfunctionaltheory(TD·DFT)methodstOstudythestructu

6、resandpropertiesofaseriesofanthraquinones，Therelationshipbetweenthestructuresandpropertieswasdiscussedindetail．Moleculardynamics(MD)simulationhasbeenperformedtootosimulatetheadsorptionofthedyemolecules，suchasdisperseredanddisperseblueonnylons一6Comparedwiththeexperimentala

7、ndMP2／6-31G4results．B3LYP／6-31G+yieldssatisfactoryresultsandcanbeconsideredasanoptimalmethod，andistherelbreusedtocalculateanthraquinoneanditsderivatives．Thecalculationindicatesthatallthetitlecompoundshaveplanarstructuresandexhibitstrongintramolecularhydrogenbond，whichhasa

8、visibleinfluenceontheconfigurationandpropertiesofmolecules．Normal—modeanalyseswereusedtOcharacte