磷酸双乙酸胍分子中基团间作用的量子化学从头算研究

摘要

基于磷酸胍基作用在晶体特异性与生物化学功能中的重要意义,含有类似基团间作用的磷酸双乙酸胍(PBGA)晶体引起关注。本研究根据PBGA分子的基团组成建立四个相关分子模型(PBGA、PGA1、PGA2、BGA),采用量子化学从头算研究了不同基团组合模型的结构、前线分子轨道、偶极矩、极化率以及一阶超极化率。研究结果表明,基团间作用会吸引带电乙酸胍分子胍基端,使其构象与分子取向发生明显转变,也会使磷氧四面体发生对称性变形;磷酸与胍基间作用能够影响由胍基贡献的LUMO能级,降低PBGA分子轨道能级间隙,增大分子内电子跃迁概率;带电乙酸胍对偶极矩和一阶超极化率的贡献最大,而磷酸根为负贡献。PBGA分子的一阶超极化率为1.717 24×10^(-30)esu,约为尿素分子的2.3倍,是一种潜在的非线性光学材料,该研究对理解和研究晶体中磷酸胍基间的作用奠定了一定的理论基础。