基于密度泛函理论的肾上腺素分子的光谱分析

摘要：

肾上腺素是一种神经和激素的传送体,研究肾上腺素分子的光谱和能级有助于了解其化学稳定性和药理作用.基于密度泛函理论(DFT),利用Gaussian 09软件在B3LYP/6-311G(d,p)基组水平上对肾上腺素分子进行结构优化,采用含时密度泛函理论(TD-DFT)的PBE方法在def2tzvp基组水平上计算肾上腺素分子在气相中的前20个激发态,利用Multiwfn3.7(dev)软件绘制出其紫外光谱图并对激发性质进行分析.肾上腺素分子紫外光谱对应的主要跃迁是从基态分别到第1,2,4,8,15和16激发态的跃迁,其他的激发态的振子强度低于阈值0.03.理论计算得出肾上腺素的紫外光谱有两个吸收峰,分别位于206.23和273.92 nm,206.23 nm峰主要由基态跃迁到第16激发态形成,273.92 nm峰主要是基态跃迁到第2、4激发态形成,主要是由苯环上π→π*跃迁所产生,并与实验光谱吻合较好.对肾上腺素分子的激发态性质分析可知,上述吸收峰都是在最高占据轨道和最低空轨道的临近轨道跃迁产生的.利用密度泛函的PBE方法在6-311G(d,p)的基组水平上计算肾上腺素分子频率并绘制红外光谱,由振动分析可知,3738和3662 cm-1峰是由酚羟基O—H伸缩振动产生的特征吸收峰,3715 cm-1峰是由醇羟基O—H伸缩振动产生的特征吸收峰,2854 cm-1峰是由甲基的C18—H20键的伸缩振动产生的特征吸收峰,1516和1439 cm-1峰是苯环骨架的伸缩振动的特征吸收峰,1279与1057 cm-1峰分别是由C6—O10和C12—O23键伸缩振动产生的特征吸收峰,620 cm-1峰是N22—H17键摇摆振动的特征吸收峰.对比肾上腺素的实验红外光谱,发现理论光谱与实验光谱中各基团的特征吸收峰都较为明显且总体吻合较好.由于肾上腺素分子二聚体和多聚体之间形成氢键,分子间氢键的形成削弱了O—H键的强度,降低了能形成分子间氢键的羟基O—H的伸缩振动频率,从而导致实验光谱在3500～2500 cm-1之间呈现出一个宽峰.

关键词：肾上腺素;密度泛函理论;紫外光谱;红外光谱

所属期刊栏目：42

分类号：R971+.93(药品)

资助基金：国家自然科学基金;贵州省光子科学与技术创新人才团队资助

在线出版日期：2022-01-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：248-252