氟硼二吡咯类pH荧光探针PET光谱特性的理论计算

O641; 氟硼二吡咯(BODIPY)类pH荧光探针分子是基于光诱导电子转移(PET)的荧光探针分子,识别基团氮原子上引入不同取代基可呈现不同的光学灵敏度.本文应用密度泛函理论(DFT)及含时密度泛函理论(TD-DFT)方法对六种含不同取代基的探针分子进行了几何构型优化及激发态计算,探讨了不同取代基对PET效应影响.计算结果表明:基态时这些探针分子的最高占有分子轨道(HOMO)和最低未占有分子轨道(LUMO)都在荧光母体BODIPY的π,π*轨道,而识别基团上氮原子孤对电子所在的轨道为HOMO-1轨道.但是在激发态,当氮原子上有两个取代基时,HOMO-1→LUMO跃迁的激发能都小于荧光团的HO...

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Published in物理化学学报 Vol. 28; no. 7; pp. 1645 - 1650
Main Authors 王凤娇, 周丹红, 左士颖, 曹建芳, 彭孝军
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 辽宁师范大学化学化工学院功能材料化学研究所,辽宁大连,116029%大连理工大学,精细化工国家重点实验室,辽宁大连116012 2012
Subjects
光诱导电子转移
氟硼二吡咯染料
含时密度泛函理论
pH荧光分子探针
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ISSN1000-6818
DOI10.3866/PKU.WHXB201205083

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Summary:O641; 氟硼二吡咯(BODIPY)类pH荧光探针分子是基于光诱导电子转移(PET)的荧光探针分子,识别基团氮原子上引入不同取代基可呈现不同的光学灵敏度.本文应用密度泛函理论(DFT)及含时密度泛函理论(TD-DFT)方法对六种含不同取代基的探针分子进行了几何构型优化及激发态计算,探讨了不同取代基对PET效应影响.计算结果表明:基态时这些探针分子的最高占有分子轨道(HOMO)和最低未占有分子轨道(LUMO)都在荧光母体BODIPY的π,π*轨道,而识别基团上氮原子孤对电子所在的轨道为HOMO-1轨道.但是在激发态,当氮原子上有两个取代基时,HOMO-1→LUMO跃迁的激发能都小于荧光团的HOMO →LUMO跃迁,这将有可能产生PET效应并导致荧光熄灭,而当氮原子上有一个取代基时不会出现这种现象.通过激发态结构优化可以发现,无论识别基团氮原子上有一个还是两个取代基,N原子的轨道对称性都发生变化,由Sp3→sp2,孤对电子占据在p轨道上,其轨道能级升高至荧光团的HOMO和LUMO轨道之间,将导致不同程度的PET效应,与实验结果一致.
ISSN:1000-6818
DOI:10.3866/PKU.WHXB201205083