[发明专利]不同取代基取代的四苯基卟啉化合物性质的预测方法

说明书

技术领域

本发明属于量子化学计算技术领域，涉及一种利用密度泛函理论预测不同取代基取代的四苯基卟啉化合物性质的方法。

背景技术

卟啉以及其衍生物在自然界中广泛存在，并且大量的研究主要集中在其光物理性质方面。许多研究者通过调整卟吩环上的取代基的不同来调节一些卟啉化合物紫外吸收光谱的覆盖范围，进而扩宽其在不同研究领域的应用范围。苝系染料是一种具有共轭稠环的n型半导体材料，这种材料不仅具有优越的光热性能和化学稳定性，而且具有强的可见光吸收范围，激发态寿命较长，具有较高的荧光量子产率等优点，在目前研究比较热的有机电致发光材料和有机染料分子探针方面应用比较广泛。卟啉和苝酰亚胺类化合物各自具有其独特的性能，人们也在探索如何将其二者的优点汇聚到一起，以开发出性能更加优越的材料。因此，如果能够将这两种化合物从不同角度组合成卟啉-苝染料分子阵列，以不同的方式来构筑卟啉-苝酰亚胺分子阵列分子，有望获得具有更好的光电性能的分子。量化计算可以从理论的角度研究分子的一些性质，如基态结构及能量、激发态能量及荧光寿命等性质。从理论的角度帮助实验方案的设计，帮助研究者节省时间和精力，节约成本，对于实验研究来说具有很重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种准确率高、简单易行的不同取代基取代的四苯基卟啉化合物性质的预测方法，从理论的角度帮助实验方案的设计。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种不同取代基取代的四苯基卟啉化合物性质的预测方法，其特征在于，该预测方法具体按以下步骤进行：

1）选择需要预测性质的四苯基卟啉化合物；用GaussView5.0程序画出所选四苯基卟啉化合物卟啉分子的分子结构；

2）采用密度泛函理论中的B3LYP方法，对所选的分子进行结构优化，直到所要求的四个常数完全收敛，计算机运算结束并得到输出文件；在基态结构优化的输出文件xx.log中提取所有卟啉化合物分子结构能量的信息，在基态结构优化的输出文件xx.log中提取键长、键角以及二面角的信息，列表比较，

3）将卟啉分子的基态结构输出文件xx.log保存成xx.gjf文件，再使用含时密度泛函理论中B3LYP的方法，6-311+G*基组，选用极化连续性模型、三氯甲烷溶剂，使用关键词“TDDFT”，提交计算作业，输入命令：TDDFT B3LYP/6-311+G*；用Gaussian09软件计算，直至所要求的四个常数完全收敛，计算机运算结束并得到输出文件；

4）从步骤3）输出文件中提取出吸收光谱，通过吸收光谱变化预测不同取代基取代的四苯基卟啉化合物性质。

本发明预测方法有效利用了密度泛函理论中的B3LYP方法，对不同取代基取代的卟啉化合物体系模型进行结构优化，并通过TDDFT/B3LYP/6-31+G*方法进行光谱计算。相比实验能够更快捷更准确的得到键长、键角、二面角、能量、吸收光谱等输出信息，有效避免了其它物质的干扰，而且可以得到不同取代基取代的卟啉化合物轨道能级值、吸收光谱等，再依据理论值预测出系列卟啉化合物的性质。在减少时耗的同时节约了经费开支，具有很大的优越性，对未来指导科学实验及材料研发方面起到了举足轻重的作用。本发明预测方法可以对不同取代基取代的卟啉几何构型、分子轨道能级大小、吸收光谱等性质进行模拟，研究卟啉化合物取代基对四苯基卟啉的一些性质影响，为实验提供一定的理论基础。

附图说明

图1本发明预测方法中所选的六种卟啉化合物的前线分子轨道电荷密度分布。

图2本发明预测方法中所选的六种卟啉化合物前线分子轨道能级分布图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明提供了一种利用密度泛函理论（DFT）预测不同取代基对卟啉化合物性质影响的方法，具体按以下步骤进行：

1）选择以下六种卟啉分子作为研究对象：

P1：5,10,15,20-四苯基卟啉（TPP）；

P2：5-(-4-氨基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉（TA₁PP）；

P3：5,15-(二-4-氨基苯基)-10,20-二苯基卟啉（TA₂PP-trans）；

P4：5-(N-正丁基-3,4,9,10-苝酰亚胺-N^，苯基)-10,15,20-三苯基卟啉（Por-SBPTCD）；