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本文采用量子化学计算和共振拉曼强度分析,结合Vis-UV,FT-IR和FT-Raman实验对质子转移化合物邻硝基苯酚,尿嘧啶,5-碘尿嘧啶Franck-Condon区域的光解动力学的进行了研究。采用密度泛函方法完成了基态几何结构,振动频率,电子跃迁能和最初的反应途径的计算,获得邻硝基苯酚、尿嘧啶、5-碘尿嘧啶的VisaJV,FT-IR和FT-Raman谱图,邻硝基苯酚在环己烷溶液中、尿嘧啶在甲醇溶液中、5-碘尿嘧啶在四氢呋喃溶液中CT-带的共振拉曼谱图。
结合TD-DFT计算和Vis-UV实验,对它们进行电子光谱指认,结果表明邻硝基苯酚共有3个较大的电子允许吸收带,共振拉曼实验与处于第二激发态的CT-带达到共振,该吸收带可以指认为从苯环到硝基的一个电子转移的激发。尿嘧啶和5.碘尿嘧啶都只有1个较大的电子允许吸收带,处于第二激发态,都可以指认为嘧啶环上的π轨道到π<*>轨道的跃迁,我们的共振拉曼试验也与该吸收带达到共振。
结合DFT计算、FT-IR和FT-Raman实验,完成了共振拉曼谱图中各振动频率的指认。定量测量了它们的绝对吸收横截面和绝对拉曼横截面,丌展共振拉曼光谱强度分析,分别获得各简正模的激发态位移量|△|,用来描述化合物短时动力学的特征。邻硝基苯酚CT。带共振拉曼强度分析表明:邻硝基苯酚大部分的Franck-Condon区域短时光解动力学沿着CCH弯曲+CC伸缩振动模v<,12>(|A|=0.85,λ=479)和V<,23>|△|=1.03,λ=299),CO伸缩+NO伸缩+CC伸缩振动模v<,14>(|△|=0.58,λ=210),CCH弯曲+CC伸缩+COH弯曲振动模v<,15>(|△|=0.55,λ=180),CCH弯曲+CC伸缩振动模v<,17>(|△|=0.52,λ=153),CCC弯曲+CC伸缩振动模V<,22>(|△|=0.68,λ=155),CCN弯曲振动模v<,27>(|△|=1.06,λ=163),NO<,2>弯曲+CC伸缩振动模v<,21>(|△|=0.54,λ=120),并伴随着它们的泛频、组合频和其它7个较小的振动模。我们把邻硝基苯酚的强度分析结果与前面报道过的的硝基苯,对硝基苯胺(PNA)和2-羟基苯已酮(OHAP)作了比较。邻硝基苯酚的短时动力学与OHAP类似,它们不仅具有较小的振动重组能,而且分布到较多的反应坐标上,大部分的振动重组能都分配在苯环的骨架振动。但它的能量分配与硝基苯和对硝基苯胺有很大的不同,硝基苯,对硝基苯胺具有较大的振动重组能,能量主要分配在NO<,2>伸缩/弯曲振动模。分子内氢键通过光致质子转移异构化可以调控硝基苯的Franck-Condon区域光解动力学,它们这种Franck-Condon区域动力学的重要差别决定了它们光化学反应的主要通道。尿嘧啶和 5-碘尿嘧啶的CT带共振拉曼强度分析表明:尿嘧啶Franck-Condon区域短时光解动力学大部分沿着υ<,12>(1221cm<-1>)/C<,5>H<,11>/C<,6>H<,12>/N<,1>H<,7>弯曲+N<,1>C<,6>伸缩振动模(|Δ|=1.34,λ=1.96),并伴随有中等程度贡献的υ<,18>(570cm<-1>)/环的弯曲振动模(|Δ|=1.19,λ=404),υ<,6>(1678cm<-1>)/C<,4>O<,10>伸缩振动模(|Δ|=0.80,λ=537),υ<,17>(777cm<-1>)/环的呼吸振动模(|Δ|=1.1 1,λ=479),υ<,7>(1626cm<-1>)/C<,5>C<,6>伸缩+C<,6>H<,12>弯曲振动模(|Δ|=0.52,λ=220),υ<,10>(1380cm<-1>)/N<,3>H<,9>/N<,1>H<,7>弯曲+CO反对称伸缩振动模(|Δ|=0.66,λ=354)和它们的泛频组合频。5-碘尿嘧啶大部分Franck-Condon 区域短时光解动力学沿着υ<,6>(1620cm<-1>)/C<,5>C<,6>伸缩+C<,6>H<,12>弯曲振动模(|Δ|=0.91,λ=671),υ<,9>(1337cm<-1>)/N<,3>H<,9>/NlH7弯曲+CO反对称弯曲振动模(|Δ|=0.90,λ=541),基频υ<,11>(1219cm<-1>)/C<,6>H<,12>/N<,1>H<,7>弯曲+C=O反对称弯曲振动模(|Δ|=0.86,λ=451),并伴随着其它4个有中等程度贡献的υ<,20>(253)/C<,5>I<,11>伸缩振动+环的弯曲(|Δ|=1.50,λ=285)振动模,υ<,16>(596 cm<-1>)/环的弯曲振动模(|Δ|=1.00,λ=298),υ<,15>(778 cm<-1>)/环的呼吸振动模(|Δ|=0.81,λ=255),υ<,5>(1694cm<-1>)/C<,4>O<,10>伸缩振动模(|Δ|=0.50,λ=212)和它们的泛频组合频。我们把尿嘧啶和 5-碘尿嘧啶的强度分析结果与以前报道过的硝基苯,邻硝基苯酚和胞核嘧啶作了比较。结果表明,尿嘧啶和 5-碘尿嘧啶Franck-Condon区域光解动力学与电荷转移化合物硝基苯,质子转移化合物邻硝基苯酚和胞核嘧啶都有很大的不同。胞核嘧啶1442cm<-1>的总的振动重组能分布在12个活性模上,而尿嘧啶2674cm<-1>的总的振动重组能分布在6个活性模上,5-碘尿嘧啶2713cm<-1>的总的振动重组能分布在7个活性模上。多个质子转移通道的存在,可以影响激发态质子转移化合物的Franck-Condon区域光解动力学,使它们振动重组能的平均化和反应坐标多维化程度不太明显。