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杂环酮类化合物有着独特的生物和生理活性,在医药和农药合成方面有着重要的作用,同时在有机金属催化材料和染料敏化太阳能电池等领域也有很广泛的应用。杂环酮类化合物是一类重要的光活性物质。由于C=O氧原子和C=S硫原子上的非键轨道n与C=O、C=S的p和p*轨道之间可以发生n→p*和p→p*电子跃迁,因此杂环酮类化合物的1(n,p*)和1(p,p*)电子激发态对光化学反应非常重要。采用共振拉曼光谱研究杂环酮类化合物在Franck-Condon区域的激发态动力学信息具有重要的理论意义。本文采用共振拉曼光谱技术结合量子化学计算研究了三硫代碳酸乙烯酯(ETT)、二苯甲酮(BP)、二吡啶基酮(DPK)在不同溶剂中的Franck-Condon区域光诱导反应短时动力学特征,并取得了一些有意义的研究成果。得到以下三方面结论:(1)获得了ETT在环己烷溶剂中的电子吸收光谱,其在A-带和B-带最大吸收峰在293nm和313nm处。获得了ETT在319.9nm、309.1nm299.1nm、282.4nm激发波长下的共振拉曼光谱图,通过密度泛函理论计算以及实验获取了ETT的傅里叶红外、傅里叶拉曼光谱。研究结果表明ETT在A与B两个吸收带的激发态动力学结构存在差异。首先,ETTA-带的电子跃迁归属为π(C=S)→π*(C=S)的跃迁,表明A-带的光诱导短时动力学主要沿着C=S伸缩振动(ν11,1083cm-1)活性模展开。B-带电子跃迁归属为n(C=S)→σ*(S-C-S),表明ETT B-带的光诱导短时动力学主要沿着S-C-S剪切振动+C-S-C的面内弯曲振动(ν21,382cm-1),S-C-S对称伸缩振动(ν18,496cm-1),S–C–S反对称伸缩振动(ν15,827cm-1),S-C-S反对称伸缩+H-C-H摇摆振动(ν14,875cm-1),C=S伸缩振动(ν11,1083cm-1),H-C-H摇摆振动(n8,1249cm-1)这6个活性模展开。其次,就S=C-S-S基团的对称性而言,A-带和B-带的共振拉曼光谱出现了不同的反对称振动模。B-带(282.4nm)的共振拉曼光谱出现了S-C-S反对称伸缩及H-C-H摇摆振动(ν14,875cm-1)与S-C-C-S中的C-S反对称伸缩振动(ν16,679cm-1),而A-带(309.1nm、319.9nm)的共振拉曼光谱出现了S=C-S-S面外变形振动的偶数倍频2ν19、4ν19,这说明分子在S3态发生了官能团S=CS2的碳原子的锥形化。(2)根据ETT的傅立叶红外光谱、傅立叶拉曼光谱实验数据,在B3LYP/6-311G(d,p)计算水平下,结合SCI-PCM溶剂模型和PCM溶剂模型,对ETT进行了电子吸收带归属和振动光谱指认。获取了ETT在环己烷、乙腈和甲醇溶液中在不同激发波长下的共振拉曼光谱并进行了指认。通过在不同溶剂中C=S键长,构成的键角和二面角的变化以及在不同溶剂中的电子跃迁轨道和拉曼光谱图中C=S振动位移的变化来研究溶剂效应和氢键对ETT激发态结构动力学的影响,得到不同溶剂对拉曼光谱和紫外光谱具有明显的影响,溶剂主要与ETT分子中的C=S发生相互作用,氢键和振动耦合相互作用是导致C=S振动频率发现位移的两个主要原因。(3)获得了BP和DPK在不同溶剂中的电子吸收光谱,根据傅立叶红外光谱、傅立叶拉曼光谱实验数据,在B3LYP/6-311G(d,p)计算水平下,结合SCI-PCM溶剂模型和PCM溶剂模型,对他们进行了电子吸收带归属和振动光谱指认。研究了BP和DPK在不同溶剂中Franck-Condon区域光诱导反应短时动力学特征以及差异。BP和DPKA-带的电子跃迁都归属为π(ring)→π*(C=O)的跃迁,电子云密度主要都从环转移到C=O双键上,BP在Franck-Condon区域多维性主要表现在碳氧双键的伸缩振动(ν6,1655cm-1),环上碳碳伸缩振动(ν7,1592cm-1),C(3)/C(7)/C(14)对称伸缩振动+C(2)H/C(4)H/C(9)H/C(13)H面内弯曲振动(ν15,1147cm-1),环的呼吸振动(ν18,995cm-1),而DPK主要表现在碳氧双键的伸缩振动(ν9,1682cm-1),环上碳碳键伸缩振动(ν10,1580cm-1),CH面内弯曲振动(ν17,1430cm-1),环Ⅱ的变形振动+C(2)H面内弯曲振动(ν22,1242cm-1),C(2)H/C(5)H/C(6)H/C(11)H/C(12)H面内弯曲振动(ν23,1190cm-1),环Ⅱ的呼吸振动(ν29,1049cm-1),环Ⅰ的呼吸振动(ν33,995cm-1),环Ⅰ的蝴蝶振动(ν43,740cm-1),环Ⅱ的呼吸振动+C(1)H面内弯曲振动(ν47,623cm-1)展开。可以看出DPK的活性振动模比BP更多,同时两个物质的主要活性振动模都一样,是碳氧双键的伸缩振动和环上碳碳伸缩振动,同时通过密度泛函理论计算和共振拉曼实验获得溶剂效应对C=O振动位移的影响。