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吲哚衍生物的光物理性质及分子内电荷转移反应的研究

郑子龙  
【摘要】:本论文首先讨论了研究电荷转移的非绝热过渡态理论,然后采用基于轨道的多参考态二阶微扰的方法(CASPT2)研究了吲哚马来酰亚胺衍生物和2-芳香基-吲哚衍生物的光物理过程和分子内电荷转移过程的机理。 吲哚马来酰亚胺衍生物的结构非常适合研究分子内电荷转移过程,因为,吲哚是一个很好的电子给与体而马来酰亚胺是一个很好的电子接受体。而且在同一个分子内,吲哚部分和马来酰亚部分通过共轭体系连接,为电子的转移提供了很好的桥梁。计算结果表明,这类衍生物普遍有较大的斯托克斯位移。有些是由于基态和激发态构型的变化引起,比如吲哚平面和马来酰亚胺平面之间的二面角在这两种构型下有较大变化,从而归结为扭转引起的分子内电荷转移;有些则没有这种构型变化,较大的斯托克斯位移来源于激发态势能面之间的交叉。同时,我们也观察到了由光诱导引起的分子内电荷转移现象。最后,我们通过溶液中的实验和理论计算结果的比较,认为吲哚马来酰亚胺衍生物在溶液中都是以一价阴离子的形式存在,其中,这个一价阴离子是从吲哚上的氮-氢端,电离出一个质子而形成。 2-芳香基-吲哚衍生物以其较强的荧光强度吸引了我们的注意另一方面,芳香基从苯基,萘基到蒽基,他们的荧光越来越弱,而有机化学上,从苯,萘到蒽,随着共轭体系的增大,荧光强度越来越强。我们用CASPT2的方法研究了这些2-芳香基-吲哚衍生物,结合实验结果,证明了它们也是以一价阴离子的状态存在于溶液中,用线性坐标的方法描述了这些阴离子在激发态的弛豫过程。最终,用它们的一价阴离子在发射荧光时,对应的理论振则强度解释了这种反常的荧光强度变化。


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