2-巯基-5-硝基苯并咪唑振动光谱的密度泛函理论研究

作者：陈玉锋; 邵长斌; 左明辉; 庄志萍; 赵冰

来源：光谱学与光谱分析, 2019, 39(10): 3047-3050.

• 密度泛函理论
• 振动光谱
• 2-巯基-5-硝基苯并咪唑
• 激发态

选用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函,在B3LYP/6-31++g(d,p)(C, H, N, S)水平下,优化了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)的结构,优化结果表明, 2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子是一个近平面结构。通过频率计算,获得了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)的拉曼光谱,并和实验获得的拉曼光谱图进行了对比, 200～800 cm-1波数段实验获得的拉曼谱带波数和理论计算波数相比,有一定程度的蓝移, 800～1 800 cm-1波数段实验获得的拉曼谱带波数和理论计算波数相比,发生了一定的红移。对实验和理论计算光谱主要振动峰进行线性回归拟合,相关系数r=0.998,标准偏差14.98。实验和理论计算获得的拉曼光谱图基本上是一致的,表明本文选取的DFT理论计算方法是可靠的。结合VEDA4软件对2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子的拉曼谱带简正振动模式进行了指认。此外,分析并讨论了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)前线轨道及HOMO, LUMO轨道的组成, HOMO和LUMO轨道能级差为3.31 eV,电子有从HOMO跃迁到LUMO的趋势。HOMO轨道中S原子的贡献是52.53%, LUMO轨道中硝基N和O原子的贡献分别为23.03%, 19.97%和19.36%。采用含时密度泛函理论(time dependent density functional theory, TDDFT)对2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)的激发态进行了计算分析,计算结果表明甲醇溶剂中2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)理论计算的吸收波长为213, 281和437 nm;实验获得的吸收波长223, 272和353 nm。对研究2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子的性质,提供了理论基础。

• 单位
  化学化工学院; 牡丹江师范学院; 超分子结构与材料国家重点实验室; 吉林大学