《蒽醌型分散染料的最大吸收波长预测》.pdf

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1、第52卷第1期染料与染色Vo1．52No．12015年2月DYESTUFFSANDCOLORATIONFebruarv2015染料与颧料蒽醌型分散染料的最大吸收波长预测孙建春朱亚伟(1．苏州大学纺织与服装工程学院，苏州215021；2．现代丝绸国家重点实验室，苏州215123)摘要：为了能预测蒽醌型分散染料的最大吸收波长，采用Gaussian09、B3YLP计算方法和6-311+G基组计算一组具代表性的蒽醌型分散染料的电离势与最高占据分子轨道能量值。计算结果表明：最高占据分子轨道能量(Y)与最大吸收波长的倒数(x)成很好的线性关

2、系，线性方程为Y=7．8x10一x+0．0650，相关系数Rz-0．9771。经已知结构验证后，误差在10nm左右，在实际应用中此方程有很好的适用性。关键词：Gaussian；电离势；最高占据分子轨道能量；最大吸收波长中图分类号：TQ619．2文献标识码：A文章编号：1672—1179(2015)0卜14-04在浙江大学博士论文《染料结构与性能关系的本文研究了蒽醌型分散染料最大吸收波长与垂研究》中，研究了偶氮苯类化合物的结构与其最大直电离势和最高占据分子轨道能量之间的关系，希吸收波长的关系，选择化合物合适的OWF~r一1T(丌望

3、能得出一个理论模型，并能通过这个模型来预测一耵重叠加权因子)¨值，建立了最大吸收波长与偶蒽醌型分散染料的最大吸收波长。氮苯类化合物偶氮键氮氮(N=N)键长之间的线性关系。但是论文中对于蒽醌结构化合物的研究没能1计算方法建立起合适结构与吸收波长之间的关系。用量子化学计算软件Gaussian09，采用B3YLP电离势是原子和分子非常重要的性质，它们能计算方法和6-311+G基组对结构通式如图1所示够从根本上估价原子和分子提供电子和接受电子的的蒽醌化合物进行构型优化，从而得到一个化合物能力2]。而蒽醌型分散染料可见光吸收峰值又决定的稳

4、定构型。所谓构型优化，是建立在能量计算基于取代基的供电子能力j。所以电离势与蒽醌型分础之上的，对于通常意义上的稳定构型是指具有最散染料最大吸收波长存在一定的关系。垂直电离势低能量的构型，即是在势能面上的能量最低点(极指的是从中性原子或分子中去掉一个电子得到中性小点)。在构型优化的基础上采用频率计算，计算状态下的阳离子所需要的能量，用VIP表示。其结果没有产生虚频，说明计算所得的构型是稳定构中的阳离子态是在分子构型与基态保持一致的情况型。在优化好的结构输出文件中查找最高占据分子下优化得到的。轨道能量值。在一般条件下分子总是处于能量

5、最低态，即为在上述优化好的基态结构分子的基础上，保持基态。在基态分子中，必有一个能级最高的已被电结构不变进行阳离子状态下的能量计算。子占有的轨道，称为最高占有轨道，简称HOMOL5JR2，轨道能量单位采用原子单位(Hartree)[43，1Hartree=27．2116eV。而染料的发色与电子的跃迁有关，所以最高占据分子轨道能量值可能具有潜在的研究价值。图1蒽醌结构化合物结构通式表1优化后部分结构参数·14·vo1．52No．1孙建春，等葸醌型分散染料的最大吸收波长预测2015年2a：采用公式(1)计算所得的波长；b：采用公式(

6、2)计算所得的波长。3结论Gaussian09采用TD计算方法计算染料的最大吸收波长时，误差有大有小，小的误差在20nm左右，薹称大的误差可达100nm，计算所得的结果没有可信度墟及实用性。而采用电离势模型时，虽然计算所得的误差大小固定，但是大大偏离实测值，因此不具有实用性。采用本文最高占据分子轨道能量值模型，即线性方程Y=7．8x10～x+0．0650(R2=0．9771)，误差图4电离势与吸收波长的关系在20nm以内，表明该方程有很好的适用性，为以后的蒽醌型分散染料结构与波长关系的预测提供了很好的理论依据。镒测参考文献荟【1

7、]刘军娜．染料结构与性能关系的研究【D]．浙江大学材料与化上Ⅱ学工程学院：2006．[2]海因利希·左林格．色素化学[M]．第三版．吴祖望，程侣伯，求l埋张壮余，译．北京：化学工业出版社，2005．嚼[3]卢金风．生物小分子电离势和电子亲合势的理论研究[D]．曲阜师范大学：2006．[4]杨新玮，翁绍琳．分散染料[M]．北京：化学工业出版波数cm1社，1987．图5最高轨道能量与吸收波长的关系[5]ForesmanJB，FfischA．ExploringChemist~withElectronicStreetureMethod『

8、M]．2ed．Gaussian，Inc．2002．ForecastontheMaximumAbsorptionWavelengthofAnthraquinoneDisperseDyesSUNJian．chunZHUYa．Wei(1．CollegeofTextil