溶剂效应及取代基效应对2-(2-羟基苯基)苯并咪唑质子转移的影响

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1、密级：公开中图分类号：O641硕士学位论文溶剂效应及取代基效应对2-（2-羟基苯基）苯并咪唑质子转移的影响研究生：李洋洋导师：易平贵教授，张杰博士学科：化学研究方向：物理化学2018年5月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterEffectsofsolventeffectandsubstituenteffectonprotontransferof2-(2-hydroxyphenyl)benzimidazoleCandidate：YangyangLiSupervisorandRank：ProfessorPingguiYi溶剂效

2、应及取代基效应对2-（2-羟基苯基）苯并咪唑质子转移的影响学位类型学术型学位作者姓名李洋洋作者学号15010601005学科（专业学位类别)化学研究方向（专业领域)物理化学导师姓名及职称易平贵教授张杰博士实践导师姓名及职称所在学院化学化工学院论文提交日期2018年5月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者

3、签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要本文采用理论结合实验的方法，研究了溶剂效应及取代基效应对2-(2-羟基苯基)苯并咪唑(HPBI)质子转移的影响。1、本文结合了前人的合成方法，设计合成了2-(2-羟基苯基)苯并咪唑

4、(HPBI)及其五种衍生物。2、通过理论和实验两个方面研究了溶剂效应和羟基对位的取代基对HPBI激发态质子转移的影响。结果表明，HPBI分别在350nm和460nm附近显示了烯醇式（normal）和酮式（tautomer）的双荧光发射峰。荧光光谱法表明，质子型溶剂对HPBI的激发态分子内质子转移有抑制作用，而非质子型溶剂对其激发态分子内质子转移有促进作用。极性较大的溶剂对ESIPT有阻碍作用。TDB3LYP/6-311++G(d)的理论计算表明，按PCM溶剂化模型，HPBI在各溶剂中吸收光谱λmax的实验值与其烯醇式构型的理论计算较接近，表明烯醇式构型是H

5、PBI基态的优势构型。酮式构型荧光发射波长λem理论值略低于实验值，烯醇式构型却较高于实验值，但λem随溶剂极性的变化趋势，实验值与理论计算值基本一致，并且Stokes位移理论预测值与实验值基本相符。此外，随着溶液碱性的增加，HPBI在水溶液中的荧光光谱也会发生相应的变化，当碱达到一定浓度时，其350nm和460nm处的荧光发射峰均会消失，并在415nm处产生一个由HPBI与碱的反应产物苯并咪唑基酚氧负离子所发射的新荧光峰，TDB3LYP/6-311++G(d)的理论预测该发射峰的波长为409.44nm。荧光光谱法研究表明，HPBI及其衍生物分别在350n

6、m和460nm附近显示了烯醇式（Enol）和酮式（Keto）的双荧光发射峰。通过对HPBI及其衍生物分子的键长、键角及前线轨道等的研究表明，HPBI的羟基对位连有供电子基团时，对质子转移有阻碍作用，连有吸电子基团时，对质子转移有促进作用。对HPBI及其衍生物的分子前线轨道以及表面静电势研究，进一步说明了这种现象。3、采用理论计算的方法研究了HPBI羟基间位的取代基对其质子转移的影响。计算结果表明，羟基间位的取代基连有供电子基团会使HPBI分子的苯并咪唑环和苯环产生一定程度的扭转，并且使羟基氢原子和邻位的氮原子之间的氢键减弱，使质子转移的能垒升高，不利于质子

7、转移。而连有吸电子基团时恰好相反，对质子转移有促进作用。关键词：激发态质子转移；2-(2-羟基苯基)苯并咪唑；密度泛函理论；荧光光谱法-i-ABSTRACTInthispaper,theeffectofsolventeffectandsubstituentbasisonprotontransferisstudiedbycombiningtheorywithexperiment.1.Combinedwithprevioussynthesismethods,2-(2-hydroxyphenyl)benzimidazole(HPBI)anditsfivederi

8、vativesweredesignedandsynthesized