研究目的
基于密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论计算，研究质子化与取代效应对卟啉分子吸收光谱的影响。
研究成果
计算结果表明，质子化和meso位取代会显著影响卟啉分子的几何与电子结构，导致吸收光谱发生位移。同时证实meso位取代基团在室温下具有旋转能力，这对分子器件和传感器的设计具有重要启示。
研究不足
该研究的局限性在于所采用的计算方法可能无法完全反映实验条件的所有方面。此外，仅关注特定的卟啉衍生物可能无法推广至所有基于卟啉的化合物。
分子光谱在当前化学与生物科学研究中的应用 || 卟啉及其衍生物的几何与电子性质
DOI：10.5772/64583
出版年份：2016
更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要：
本章基于密度泛函理论（DFT）和含时DFT计算，探讨质子化与取代效应对卟啉分子吸收光谱的影响，并将计算结果与实验数据进行对比。研究表明，卟啉及meso位取代卟啉的核心氮原子质子化会导致Soret和Q吸收带相对于未质子化/未取代生色团的位置发生显著偏移。通过弛豫势能面（RPES）扫描，以10°为间隔计算二面角θ（对应Cα─Cm─C?─C）在40°至130°范围内旋转时，基态与激发态势能面（PES）曲线的变化。基态RPES曲线显示：当分子从最低基态跃迁至局域态时，在二面角90°处计算得到的最高势垒仅177 cm?1。该结果表明由于298K下的热能（kBT）为207.2 cm?1，meso-磺酸苯基取代基在室温下可绕Cm─C?键旋转。此外，计算证实卟啉的几何结构强烈依赖于质子化程度及meso位取代官能团的性质。
作者：
Metin Aydin，Daniel L. Akins
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