HBT衍生物的激发态分子内质子转移方向性的理论研究

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激发态分子内质子转移(excited state intramolecular proton transfer,ESIPT)过程是重要的光物理过程之一,通过对ESIPT过程的研究能使人们充分了解分子的微观物理机制。在本文中,我们应用含时密度泛函理论计算方法针对2-(2’羟苯基)苯并噻唑(HBT)分子的两种衍生物激发态分子内质子转移过程进行了研究。主要内容概括如下:(1)我们通过理论计算优化得到了BTHMB分子的两种构型BTHMB-N和BTHMB-O。并计算了荧光峰,得出趋向于醛基氧原子方向的ESIPT过程所产生的荧光峰位于565nm,而非Arghyadeep等人研究中所推测的500nm。通过计算势能曲线,0.35kcal/mol的势垒表明趋向于醛基氧原子的激ESIPT过程是可行的。此外,我们还计算了分子前沿轨道和分子振动光谱。修正了Arghyadeep等人认为BTHMB激发态分子内质子转移过程只能趋向于噻唑的氮原子方向的结论,我们的研究表明BTHMB分子两个方向的ESIPT过程都是可行的。(2)我们研究了N’-[(1E)-[5-(2,3-二氢-1,3-苯并噻唑-2-基)-6-氧代环六-1,3-二烯-1-基]亚甲基]-2-羟基苯并肼(HBS)分子在甲醇溶剂中的激发态性质。我们优化得到了HBS分子的两种结构,即质子转移过程朝向N1原子的HBS-N1构型和质子转移过程转向N2原子的HBS-N2构型,计算了相应的激发态结构、势能曲线等,得到了HBS-N1和HBS-N2的吸收峰、荧光峰。根据激发态势能曲线,我们证实HBS分子在甲醇溶剂中的两种构型HBS-N1和HBS-N2均能够发生激发态质子转移过程。HBS分子在甲醇溶剂中发出的位于549nm的主峰以及位于481nm的肩峰,分别来自于HBS-N2构型的keto*结构和HBS-N1构型的keto*结构。
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