论文部分内容阅读
在日常生活中我们所说的维生素B4其实就是腺嘌呤,DNA和RNA是人类基因必不可少的组成成分,而腺嘌呤对于DNA与RNA来说是必不可少的组成成分。所以有必要对腺嘌呤进行研究,探索其中的奥妙。团簇其实是一种新的物质结构,同时也是一种过渡态,大小介于原子与分子之间,在人们的日常生活中随处可见,一般都存在于物理化学的反应过程中,与自然界的变化息息相关。氢键是一种弱相互作用,它有多种存在的形式,腺嘌呤分子和水分子之间就可以存在氢键,水是万物之源,腺嘌呤与水分子之间的结合对于研究氢键的形成以及人们对于氢键的理解都会有很大的帮助。对于腺嘌呤的研究有很多,本文应用量子化学当中的密度泛函理论方法(DFT)系统的研究了腺嘌呤与水分子团簇的红外振动光谱和结构。本文共分为三部分。第一部分描述了腺嘌呤分子的性质和用途,对团簇进行了简介,叙述了氢键的作用以及红外光谱的原理。第二部分介绍了量子化学计算方法,对高斯软件、密度泛函理论、AIM软件和PED软件进行了说明。第三部分主要运用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(d,p)基组水平上对C5H5N5?(H2O)m(m=1~3)进行了优化与振动频率计算,得到了团簇的六种稳定结构,团簇中同分异构体之间的能量相差很小,随着水分子数目的增加,腺嘌呤与水分子团簇的稳定结构的能量值在不断的减小。应用AIM程序计算了三种最稳定结构的氢键临界点的拓扑参数,结果表明,O—H…N氢键的形成使得O—H之间电子密度减小,伸缩振动频率减小,产生了红移;N—H…O氢键的形成使得N—H之间的电子密度减小,键的强度变弱,伸缩振动频率变小,发生了红移。在其中还可能得到了比氢键更强的共价键。利用veda4软件对团簇C5H5N5?(H2O)m(m=0~3)的红外光谱的振动频率进行模式指认,并对部分振动频率进行了比较。结果表明,由氢键O—H…N影响产生的伸缩振动频率都比对应的腺嘌呤本身的伸缩振动频率要大,产生了蓝移;由氢键N—H…O影响而产生的伸缩振动频率比对应的腺嘌呤本身的伸缩振动频率要小,产生了红移。对团簇C5H5N5?(H2O)m(m=1~3)在水溶剂中进行了红外光谱的振动频率分析。应用Gaussian09W程序,在B3LYP/6-311++G(d,p)基组水平和PBE1PBE/aug-cc-pvtz基组水平上对腺嘌呤分子构型进行优化计算和频率分析,与前人进行了理论值和实验值的比较分析,不同基组情况下计算得到的振动频率相比于实验值都有最相近的值,是由基团振动模式不同而形成的。