双羰基氰吡咯化合物的电子吸收光谱及其溶剂效应的理论研究❋

张广龙， 修方圆， 赵思琪， 夏树伟， 于良民

(中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室，化学化工学院，山东 青岛 266100)

吡咯是重要的含氮五元杂环分子，在进行特定基团的修饰后具有良好的荧光性质[1-3]，其中双羰基吡咯衍生物因其较强的共轭结构而备受关注[4]。近年来，利用密度泛函及含时密度泛函对分子结构及电子光谱[5-11]的计算越来越普遍，可获得分子从基态到激发态跃迁的路径、能量等信息，尤其能直接获得溶剂效应对分子微观结构及光谱行为的影响，为筛选荧光分子提供了参考和理论支持，有助于新产品的设计和研发。

本文利用密度泛函方法，对双羰基氰吡咯化合物及其在苯、甲苯、氯仿、四氢呋喃及乙醇溶剂中的结构和电子光谱进行了计算，分析了溶剂的极性对分子结构和电子光谱的影响，为深入研究溶剂效应对分子结构和光谱行为的影响提供理论基础。

1 计算方法

双羰基氰吡咯化合物分子结构如图1所示，在DFT的B3LYP/6-31G(d,p)水平上，对目标分子分别在真空和溶剂中的几何构型进行优化，并对优化构型进行频率分析确认。在此基础上用TD-DFT的B3LYP/6-31G(d,p)计算得到电子吸收光谱。使用自洽反应场(SCRF)方法，并结合极化连续介质模型(PCM)衡量溶剂场效应。全部计算使用Gaussian 09程序包[12]。

图1 分子结构式

2 结果与讨论

2.1 溶剂极性对双羰基氰吡咯化合物几何构型的影响

分别对双羰基氰吡咯化合物分子在真空、苯、甲苯、氯仿、四氢呋喃及乙醇溶剂中的几何构型进行优化，其结构参数(键长、键角)和能量等列于表1。……