量子化学计算是近年来被化学家广泛使用的一种研究方法,98 年诺贝尔化学奖的颁布是量子化学计算在化学和整个自然科学中的地位被确立和获得普遍承认的重要标志。经过量化计算工作者们的不懈努力,量子化学计算已广泛地应用于化学各领域,形成了量子有机、量子生化、量子药物化学、量子催化、表面量子化学、固体量子化学等各个新兴的学科,成为连接现代理论化学与实验化学间的重要桥梁和解决化学问题的有力工具。为了更深入的研究本实验室所合成的吡唑啉酮缩氨基硫脲类化合物的光致变色性质,量子化学计算方法首次被用于分析它们的构型、光谱和变色机理。第一部分研究了1-苯基-3-甲基-4-对溴苯亚甲基-5-吡唑啉酮缩氨基硫脲分子[PM4BrBP-TSC]的构型。与其同系列一些化合物的晶体结构相比,PM4BrBP-TSC 晶体结构中有一个甲醇分子,氨基硫脲部分相对于吡唑啉酮部分发生了偏转,没有分子内氢键。由于氢键在质子转移光致变色过程中起着关键的作用,所以研究在什么条件下溶剂分子能进入到晶格中将有助于合成具有特殊结构的光致变色化合物。分子间氢键和分子内氢键的稳定能计算结果表明甲醇分子之所以能进入到PM4BrBP-TSC 的晶格中是因为甲醇分子与PM4BrBP-TSC 分子形成的分子间氢键的稳定能大于PM4BrBP-TSC 分子内氢键的稳定能。甲醇溶液中PM4BrBP-TSC, 甲醇和PM4FBP-MTSC分子的NBO电荷比较结果也表明电荷分布有利于分子间氢键的形成。根据对计算结果的分析,我们推测不管是氢键的稳定能还是电荷分布都应该存在一个临界点,超过这个临界点,甲醇分子就可以进入到溶质分子的晶格中,反之则不行。第二部分研究了1-苯基-3-甲基-4-对溴苯亚甲基-5-吡唑啉酮缩氨基硫脲分子[PM4BrBP-TSC]的红外光谱和紫外光谱。红外计算谱图和红外实验谱图的比较结果表明采用一定精度的算法可以得到与实验谱图基本一致的结果,也就是说可以借助量子化学计算方法去解析实验谱图。此外红外计算输出结果中还有体系的热力学性质,如热容、熵和焓等,因此量化计算也是体系热力学性质研究的好帮手。紫外计算结果与实验值吻合的不是很好,这与我们所选取的算法有关。不过从定性的角度来看对光致变色机理研究仍有很大