扑尔敏分子的密度泛函理论研究

摘要

马来酸氯苯那敏(chlorpheniramine maleate,CPM),化学名为2-[对-氯-α-(二甲氨基)乙基丁苯基],又名扑尔敏,分子式C20H23C1N204,本文采用密度泛函理论(density functional theory,DFT),在M06-2X/6-311+g(d,p)水平上对扑尔敏分子的两种可能的结构进行了优化,优化结果显示分子基态结构具有C1对称性,分子由50个原子组成,共有144个简正自由度,所有的简正振动模式均具有拉曼活性.计算结果表明,吡啶环和苯环所在平面的二面角是92.1°,丁烯二酸和苯环所在平面的二面角是-174.5°.O40-H41和H41-N25键长分别为0.103 nm、0.162 nm,O40-H41-N25键角为175.29°,采用多功能波函数Multiwfn软件处理结果表明用于表征氢键强度的CVB指数(CVB指数越负,通常氢键越强.)为-0.2268,结果表明O40-H41-N25原子之间存在氢键,马来酸通过羧基上的氢原子和氯苯那敏吡啶环上的N原子通过氢键作用相结合;通过频率计算,获得了扑尔敏分子的拉曼光谱,并利用势能函数分布(PED)对拉曼光谱进行了指认,对谱图信息比较丰富的200-1800 cm-1波段进行了分析归属;此外分析并讨论了扑尔敏分子的前线轨道,扑尔敏分子的最高占据轨道HOMO和最低未占据分子轨道LUMO轨道能量分别为-7.95 eV、-1.05 eV,能级差为6.90 eV.为扑尔敏分子的光谱测定和电子结构分析提供了理论基础.