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CH3基和 CN基取代 8-羟基喹啉电子光谱性质的含时密度泛函理论研究 医药化工学院 化学（师范） 学生：王龙 指导老师：钟爱国 1. 前 言 喹啉类化合物作为一类应用比较广泛且重要的有机化合物，作为药物研究它起源于上个世纪三十年代，其中氯喹对治疗疟疾有着十分明显的疗效。在新的科技革命和跨国公司迅速发展投入更大的资本研究之后，已经发现许多含有喹啉环的药物，具有抗癌，增强记忆力，消炎杀菌，降低血压的生物特性，是十分重要的医药中间体。有实验证明，喹啉生物碱衍生物与DNA有良好的作用，这样一来，该类化合物又为抗肿瘤抗癌药物的合成提供了一个新的思路。另外，喹啉酮新衍生物的合成，被证实了其具有一定的有一定降压及钙拮抗活性，对于研究增强心血管活性这方面有一定的指导意义。除此之外，近些年来喹啉金属配合物由于其发光特性引起了很多科技研究者的兴趣，作为一种很不错的发光材料[1-6]研究者对其进行分子设计，想借此研究出更好更合适的材料应用于实际生活与生产之中。因此，研究喹啉以及其衍生物仍是一个热点项目，能给我们实际生产生活带来巨大的效益。 -分子水平上通过一系列的参数揭示化学问题的本质，从二十世纪二十年代的薛定谔，海森堡以及Dirac创立量子力学体系到后来的奠定一个理论基础再到后来八十年代的飞速发展到最后的九十年代末在计算技术与应用上的趋于成熟，经历了漫长的将近七十年的光阴。目前量子化学被规划为两个流派：价键理论（VB）和分子轨道理论。鉴于其计算方法可用于解释和预测原子、分子和晶体的各类性质，目前，量子化学已经被人们广泛应用于生物、材料、医药、能源、军事、环境等诸多领域，不仅成果的收获不俗，而且对实际研究和生产起到了一个良好的指导作用。对于今后来说，量子化学将在其他化学分支学科的研究方向上如原子簇化学、生物与药物大分子化学、催化与表面化学、分子动态学发挥更大的作用。 鉴于一种新材料的发现，我们都会通过其电子光谱来研究它的结构和状态等等一系列特性并且喹啉类化合物的合成以及作为药物能够给人类带来很大的帮助，因此在本文中通过高斯软件运用密度泛函理论计算并且对喹啉类化合物作一个性质的预测，在极化基组6-31G的水平上，对化合物八羟基喹啉及其甲基和氰基取代衍生物进行全自由度几何优化计算(计算模型如图1所示)。 计算模型以及位置标号 Figure 1 alculation model and the label position 再把基态几何优化得到的八羟基喹啉以及其衍生物的稳定构型，在同一B3LYP/6-31G水平上，模拟计算其化合物激发态的电子吸收光谱[7]，得到其特征的相关数据以便研究吸电子基团和推电子对喹啉的影响规律，对设计一个有用的喹啉化合物提供了一个新的思路和依据。 2. 计算方法 在本文设计的实验中，改运用Gaussion View 5.0 量子化学程序包，运用了DFT／B3LYP[8-9]方法，在6-31G的水平上，对化合物八羟基喹啉及其甲基和氰基取代衍生物进行优化计算，以便得到其稳定化构型，具体步骤如下（1) 先优化基态结构，利用得到的基态结为研究喹啉及其衍生物的发光机理，将利用3. 结果与讨论 3.1取代基对化合物分子结构构型的影响 表1 各体系在 B3LYP/6-31G水平上优化后的主要键长 单位：埃 Table 1 The main bond lengths of each system which is optimized at the B3LYP / 6-31G level Units: Angstrom 体系 C(1)—C(2) C(1)—C(3) C(2)—C(4) -CN 1.40137 1.40173 1.40095 -H 1.43068 1.42940 1.42054 -CH3 1.42969 1.43015 1.43079 C(3)—O C(3)—C(5) C(4)—C(6) O—H 1.43000 1.40185 1.40107 0.96000 1.35310 1.38043 1.38067 0.97957 1.35512 1.37780 1.38427 0.98078 通过在B3LYP/6-31G水平上优化后键长，罗列在表1之中，其中我们可以与取代基相邻的俩个键C(2)—C(4) C(4)—C(6)的键长变化与其他键的键长变化相比较，反而是C(3)—OC(2)—C(4) C(4)—C(6)这俩个键上的键长变化（C(2)—C(4)的数据减小，出现错误；C(4)—C(6)0.02142埃），我们可知这是因为氰基与四号位的碳结合了起作用增长了C(2)—C(4) C(4)—C(6)的键长，使得 C(4)和C(6)、C(2)的共轭效应减弱。此外值得说明的是