第34卷，第9期 2014年9月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
D-荧光素的结构和振动光谱的理论研究
朱元强12，张丽”，郭建春
1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610500 2.西南石油大学化学化工学院，四川成都610500
Vol.34,No.9 -pp2453-2459
September, 2014
6 衡构型和振动光谱。采用标度量子力学力场(SQM)方法研究了D-荧光素分子的振动光谱。为了详细分析振动模式的责献，定义广分子的局域内坐标，用改缩的分子振动计算程序组将计算的笛卡尔垒标力常数转损成了局域内坐标力常数。用GF矩阵方法进行了简正坐标分析，获得了振动频率和势能分布（PEDs)。根据 PEDs对所有的振动模式进行广指认。结果表明，在红外光谱中，所有振动模式均有红外活性，其中吸收强度最强的峰的振动频率为1780cm-，吸收强度为507KM·mol-，根据计算所得的PEDs矩阵，可以清楚的看出该振动吸收峰主要由羧基C1一O2双键伸缩振动所贡献，其PEDs为93%。在拉曼光谱中，D-荧光素分子的所有振动模式也表现出了拉受活性，振动频率在1200～1700cm-范围的吸收峰具有较强的拉曼活性。其中吸收强度最强的吸收峰的频率为1573cm-1，吸收强度为297KM·mol-1，是五元环C一N键
的伸缩振动所贡献。结果可为进一步研究荧光素衍生物的结构、发光活性提供一定的理论依据。关键词D-荧光素；振动光谱；简正坐标分析：密度泛函理论；PEDs
中图分类号：0641
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn.1000-0593(2014 )09-2453-07
发态质子转移机理，认为第一单重激发态是一个电荷转移态，它本身不发射双荧光。荧光素分子的电荷转移与吸收光谱间的关系已有了解，但对荧光素分子结构与其活性间的关
荧光素及其衍生物存在于许多生物有机体内，在生物发光现象中起着非常重要的作用，被广泛应用于生物和化学分析领域1.2]。自然界存在多种形式的生物发光类型，其中萤火虫发光因不发热，发光效率高，引起了众多生物学和化学工作者的密切关注3]。
D-荧光系文称申虫荧光系、D-冷光系，(S)-4,5-二氢-2-(6-羟基苯并噻唑-2-基)噻唑-4-甲酸，是萤火虫发光反应的专一底物。Elroy"等从萤火虫发光细胞中分离获得D-荧光素以来，D-荧光素一直是研究热点。国内的研究主要集中在原有荧光素衍生物的应用方面，对荧光素发光性能与结构的关系研究较少。胡波等用ZINDO、从头算和密度泛函理论研究了荧光素及其衍生物的电子结构和电子光谱，解释了基态和激发态的电子转移与光谱间的关系。Presiado等“研究了荧光素激发态在多种溶剂中的质子转移，溶剂对质子转移常数有很大影响。Stochkel等7研究了荧光素阴离子在真空中的吸收光谱，其最强吸收在533和275nm。陈奔1用密度泛函理论也用来研究D-荧光素的电子结构、电子光谱性质和激
收稿日期：2013-07-30，修订日期：2013-11-19
系未见理论研究。故此采用密度泛函理论和标度量子力学力场方法研究了D-荧光素分子的构型和振动光谱，对D-荧光素的所有振动模式进行了归属，为进一步研究荧光素衍生物的结构、发光活性提供一定的理论依据。
计算方法
采用密度泛函理论的B3LYP和B3PW91方法，在6-311 十十G*"基组水平上对D-荧光素分子的结构进行全优化。在 B3LYP/6-311十十G*水平上计算其平衡构型下的谐性振动力常数、振动频率和吸收强度。所有计算均采用Gaussian 098程序完成，
为了进行简正坐标分析，根据Pulay的建议定义了该分子的局域内坐标，即；s，n(1，2)；，n（2，3);5i，(3, 4); st,n(4,5); , (5, 6); s, n(1, 6); s, (1, 13); &, n(13,7); &, (7,14); s10,no(14, 2); 81 ,n(3, 8); s12 , n2 (4, 11); s13 , r3 (5, 9)+ s4 , n4 (6, 10); s15 ,
基金项目：油气藏地质及开发工程国家重点实验室开放基金项目(PLN1124)资助
作者简介：朱元强，1978年生，西南石油大学化学化工学院副教授
e-mail : yqzhu@ sw pu, edu. en