亲脂性偶氮染料苏丹红Ⅲ(Sudan Red Ⅲ)分子因染色后可使食品鲜艳、 不褪色, 常被放入食品添加剂中, 食用后对人体的肝肾器官有明显的毒性作用, 严重影响人类身体健康。 苏丹红分子的毒性与其分子几何和电子结构密切相关, 对其结构、 电子激发等研究具有重要的指导意义。 采用密度泛函理论(DFT)方法结合def2-TZVP基组对苏丹红Ⅲ分子结构、 红外与拉曼光谱和紫外光谱进行系统研究, 结果表明PBE0和B3LYP杂化泛函方法计算的红外和拉曼光谱与实验值吻合; 采用含时的B3LYP杂化泛函计算得到的苏丹红Ⅲ分子的紫外-可见吸收峰为228、 353和490 nm, 与实验符合较好, 它们是基态电子向第2激发态、 第6激发态、 第30激发态跃迁所致。 采用空穴—电子分析法考察电子激发可知, S0→S2激发类型是氧、 氮原子到萘环和苯环上的n—π*电荷转移激发, 同时伴随着萘环、 苯环环内间的π—π*局域激发。 S0→S6激发类型是氮、 氧原子到萘环, 氮原子到苯环上的n—π*和萘环环内间π—π*电荷转移激发的叠加。 S0→S2和S0→S6激发类型属于电荷转移激发为主的混合激发。 S0→S30激发类型属于萘环环内的π—π*局域激发, 同时也伴随着氧、 氮原子到萘环上的n—π*和苯环到萘环上的π—π*电荷转移激发, S0→S30激发类型是以局域激发为主。 通过分子片段对空穴、 电子的贡献热图分析, 进一步证实了上述电子激发转移过程。 系统研究苏丹红Ⅲ分子的光谱及电子激发, 为实验检测食品苏丹红Ⅲ分子提供理论参考。

用密度泛函理论方法研究1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐(HATO)晶体在高压(<40 GPa)下性质。在GGA-PW91计算水平并结合超软势基组对HATO晶体结构进优化, 其优化结构能再现实验结果。分子间O…H间距随压力的增加而显著减小; 但O—H和N—H键长呈现非单调变化。基于不同压力下的优化晶体结构, 利用非周期性计算并经校正因子0967 9校正, 求得相应压力下的红外和拉曼谱。预测最强拉曼峰对应于C—C伸缩和NH2对称变形, 位于1 580 cm-1, 与实验结果一致。虽然阴离子不含氢原子, 但阳离子的氘代仍对阴离子的振动光谱产生影响。高压导致分子间氢键增强, 导致参与氢键的O—H和O—D振动的拉曼波数减小。氘代后, ND2的拉曼位移的最明显变化是ν2伸缩振动波数在高压下急剧增加, 导致ND2 ν2/ν3在高压下发生偶合。计算出的ν1至ν3振动的同位素效应比ν(NH2)/ν(ND2)均为136～138, 与由折合质量所求得的值相一致。氘代和压力的变化可引起不同振动模式的偶合。

实验测量了亚乙基硫脲分子的拉曼和红外光谱, 用量子化学方法计算了分子的几何构型以及振动频率, 以实验频率为标准对分子内力场进行了标度, 采用简正振动分析方法得到了各振动频率的势能分布, 从而对亚乙基硫脲分子的振动频率归属做出了全面指认。