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2-取代苯并咪唑系化合物的合成及其质子转移、光谱性质研究

作　者: 王涛
导　师: 易平贵；于贤勇
学　校: 湖南科技大学
专　业: 物理化学
关键词: 质子转移 密度泛函 荧光光谱 2-(3-羟基-2-吡啶基)-苯并咪唑 2-(2-氨基-3-吡啶基)-苯并咪唑 2-(3-氨基-2-吡啶基)-苯并咪唑
分类号: O626.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


质子转移及其引起的互变异构是最基本和最重要的化学和生物过程之一,它们不但存在于许多化学反应中,而且许多生命活动和生物进化也与质子转移反应密切相关,因此研究质子转移具有重要意义。在本论文中,通过多种谱学手段结合量化计算,对具有分子内质子转移的2-取代苯并咪唑系化合物进行了系统的研究,主要结果如下:（1）在合成2-（3-羟基-2-吡啶基）-苯并咪唑的基础上,利用NMR(1H、13C、COSY、HSQC和HMBC)、MS、IR和UV进行了详细表征;通过X-ray单晶衍射测定该化合物的晶体结构,结果表明该晶体属于单斜晶系{空间群为P21/c,a=14.289（3） （A|°）,b=10.618（2） （A|°）,c=12.783（3） （A|°）,β=93.51（3）o,V=1935.8（7） （A|°）3,Z=8}。2-（3-羟基-2-吡啶基）-苯并咪唑的荧光光谱表明,该化合物在激发态下存在双质子转移现象,而密度泛函计算结果合理解释了实验现象。（2）在B3LYP/6-31G（d,p）、TD B3LYP/6-31++G（d,p）和CIS/6-31G（d, p）水平上,计算了2-（2-氨基-3-吡啶基）-苯并咪唑及其质子互变异构体的几何构型和振动频率,考察了2-（2-氨基-3-吡啶基）-苯并咪唑的激发态质子转移反应,同时研究了2-（2-氨基-3-吡啶基）-苯并咪唑的荧光光谱。结果表明,化合物的双荧光不是由同一种异构体发射的,而是来源于不同异构体:长波区500600 nm的荧光谱峰源自于K构型产生,短波区350450 nm的谱峰源自于由异构体E1和E2共同产生。（3）利用NMR（1H、13C、COSY、HSQC和HMBC）、MS、IR和UV在对合成得到的2-（3-氨基-2-吡啶基）-苯并咪唑进行了详细表征,通过X-ray单晶衍射实验,确定该晶体属于单斜晶系{空间群为C12/c1,a=16.890（3） （A|°）,b=7.9880（16） （A|°）,c=14.747（3） （A|°）,β=91.33（3）o,V=1991.6（7） （A|°）3,Z=8}。2-（3-氨基-2-吡啶基）-苯并咪唑的荧光光谱表明,该化合物在激发态下存在双质子和单质子转移过程,且溶剂极性对其有重要影响。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-25
  1.1 氢键的基本理论  10-11
  1.2 质子转移的研究  11-13
  1.3 计算理论基础  13-16
    1.3.1 密度泛函理论  13-15
    1.3.2 溶剂效应的计算  15-16
  1.4 光化学基本原理  16-17
    1.4.1 荧光和磷光  16
    1.4.2 荧光光谱  16-17
  1.5 苯并咪唑类化合物的合成  17-20
    1.5.1 有机酸和邻苯二胺反应合成苯并咪唑化合物  18
    1.5.2 邻苯二胺与醛反应合成苯并咪唑类化合物  18-19
    1.5.3 微波法合成苯并咪唑类化合物  19-20
  1.6 本课题研究来源及主要内容  20
  参考文献  20-25
第二章 2-(3-羟基-2-吡啶基)苯并咪唑的合成、晶体结构及光谱研究  25-37
  2.1 前言  25
  2.2 实验与方法  25-28
    2.2.1 试剂和仪器  25-26
    2.2.2 2-(3-羟基-2-吡啶基)-苯并咪唑的合成  26
    2.2.3 晶体结构测定  26-28
    2.2.4 计算方法  28
  2.3 结果与讨论  28-33
    2.3.1 谱学表征  28-30
    2.3.2 晶体结构分析  30-31
    2.3.3 荧光光谱  31-33
  2.4 小结  33-34
  参考文献  34-37
第三章 2-(2-氨基-3-吡啶基)-苯并咪唑的合成、晶体结构和荧光特性  37-50
  3.1 前言  37
  3.2 实验与方法  37-40
    3.2.1 仪器和试剂  37-38
    3.2.2 2-(2-氨基-3-吡啶基)-苯并咪唑的合成  38
    3.2.3 晶体结构测定  38-39
    3.2.4 计算方法  39-40
  3.3 结果与讨论  40-48
    3.3.1 谱学表征  40-41
    3.3.2 晶体结构分析  41-43
    3.3.3 几何结构优化及自然原子电荷分析  43-45
    3.3.4 分子能量及自然键轨道分析  45-46
    3.3.5 荧光光谱  46-48
  3.4 小结  48
  参考文献  48-50
第四章 2-(3-氨基-2-吡啶基)-苯并咪唑的合成及溶剂效应对其荧光光谱的影响  50-60
  4.1 前言  50
  4.2 实验与方法  50-53
    4.2.1 仪器和试剂  50-51
    4.2.2 2-(3-氨基-2-吡啶基)-苯并咪唑的合成  51
    4.2.3 晶体结构测定  51-53
    4.2.4 计算方法  53
  4.3 结果与讨论  53-58
    4.3.1 谱学表征  53-55
    4.3.2 晶体结构分析  55-56
    4.3.3 荧光光谱  56-58
  4.4 小结  58-59
  参考文献  59-60
第五章 总结与展望  60-62
  5.1 总结  60
  5.2 展望  60-62
攻读硕士学位期间获奖和发表的研究论文目录  62-63
致谢  63

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 有机化学 > 杂环化合物 > 含双或多异原子的五节杂环 > 间二氮茂（咪唑）及其衍生物
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