基础及前沿 中国科技信息２０１ ３年第２２期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｎｏｖ．２０１３ 基金项目：吉林省教育厅“十二五”科学技术研究重要项目资助 （项目编号：吉教科合字［２０１２］第３２６号） 计算ＥＩ３ Ｃ５Ｈ８Ｏ＋获得 小分子碎片Ｃ２Ｈ 的途径研究 祝颖 陈洪斌 吉林医药学院，吉林吉林１ ３２０１ ５ 祝颖 摘要 祝颖（１ ９７５一） 用量子化学从头算方法中的０１Ｓ（Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｓｉｎｇｌｅ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ）方 女，吉林省吉林市 法，采用６－５１＋Ｇ（ｄ，ｐ）基组计算环戊酮离子的激发态结构和振动频率。研究 人．副教授．硕士 由环戊酮离子获得小分子碎片Ｃ２Ｈ“的可能途径。 学位。主要研究方 向：原子与分子物 关键词 理学。 环戊酮离子；解离；ｃ。Ｈ“ 陈洪斌（ ９７３一） 男，吉林省吉林市 中图分类号：１ ５０．３５ 人，副教授．硕士 学位。主要研究方 文献标识码：Ａ 向：原子与分子物 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１３．２２．００６ 理学。 引言 二极管阵列泵浦的Ｎ ｄ：Ｙ Ｖ Ｏ ４连续光激光器 （Ｍｉｌｌｅｎｎｉａ Ｖｓ），经ＬＢＯ倍频后输出波长为５３２ｎｍ，功 研究已经发现，环戌酮及其他酮类分子在人体的血液 率约为５Ｗ的连续激光。生产厂商是Ｓｐｅｃｔｒａ—Ｐｈｙｓｉｃｓ公 和呼吸过程中，可引发各种疾病，如糖尿病等。尽管几十 司，制造国家是美国。 年来对环酮类分子的研究工作很丰富，但是这些工作多数 集中在激光与环酮类分子作用的实验研究上，对于环酮类 ２．理论计算数据来源于物理实验 分子解离机制的理论研究并不系统，尤其是关于环酮类分 子离子解离机制的具体信息更是少见报道。主要研究由环 实验数据由吉林大学原子与分子物理研究所吴迪博士 戊酮离子（Ｃ Ｈ ０ ）获得小分子碎片Ｃ，Ｈ“的可能途径。 提供，其主要工作是利用飞秒激光器研究环酮类物质在强 弱激光下得到各种离子碎片的解离机制。给出Ｃ Ｈ Ｏ 在波 １．材料与设备 长３９４ｎｍ，光强５．５×１０＂Ｗ／ｃｍ。飞秒激光作用下的飞行时 间质谱图，图中标出了主要的质谱峰对应的碎片离子。我 环戊酮为Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏ．Ｌｔｄ．公司的试剂，纯度都是９９％ 们通过计算猜想由Ｃ Ｈ Ｏ 获得离子碎片的途径，并由ａｂ计 的。 算给出比较结果。 ３４一 中国科技信息２０１３年第２２期ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｎｏｖ．２０１３ 基础及前沿 １）ｓ１、ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５分别代表Ｃ Ｈ８Ｏ 的第一、二、 三、四、五激发态；Ｓ１一ｌ￣ＵＳ５—３分别代表各个激发态不 同虚频的序号。 ４．碎片化分析 离子激发到各个激发态的虚频对应的振动模式可以分 析出劈裂产生小分子碎片Ｃ Ｈ＋４的途径可能。 根据上面计算结果，得到Ｃ Ｈ Ｏ 离子各个不同激发态 下相关信息列于表２。 表２对各个激发态虚频对应的振动模式和可能碎片Ｃ Ｈ＋４产 物分析 ０ ｌＯ ２０ ∞ ５０ ６０ ７Ｏ ８Ｏ ９０ ｍ／ｚ 序号 振动模式 碎片产物 序号 振动模式 碎片产物 图１质谱图 理论计算 ｓ２．１ 本节把利用Ｂ３ＬＹＰ方法优化得到的Ｃ Ｈ Ｏ 的稳定构 ☆ ３４ｃ移ＣＩ ２Ｃ．Ｈ．）－５２ｊ。２Ｃ、Ｃ４Ｏ 形断（斯成 Ｈ． 、成迁 ￥２－ 形３４成３Ｃ－Ｃ（Ｈ成． ２５２Ｃ断、Ｃ３迁Ｈ２断 移Ｈ、，＋ ）４ 。型作为参考构型，用ＣＩＳ方法，在６—３ ｌ＋ｇ（ｄ，ｐ）基组下再 ３Ｃ－４Ｃ断， ￥４Ｃ．５Ｃ断， ５－２ 成Ｃ＝＝；Ｈ３Ｏ 成ｃ３Ｈ３Ｏ 次优化Ｃ Ｈ ０ 的基态结构。所有本文中的分子结构皆由 （Ｈ迁移）。 （Ｈ迁移）。 Ｇａｕｓｓｉａｎ０３的计算生成。 形成Ｃ２Ｈ 形成Ｃ２Ｈ ４ 将Ｃ Ｈ Ｏ 稳定构型作为新的结构输入，用ＣＩＳ方法在 ６－３１＋ｇ（ｄ，Ｐ）基组下进行优化，之后在相同水平下完成 ５．结果与讨论 频率计算，结果指出无虚频，说明我们所得到Ｃ５Ｈ８０＋的 结构为稳定结构，能量：Ｅ（ＣＩＳ）＝－２６８．８５５９（ａｕ） 结合前面对不同振动模式的Ｃ—Ｃ键振动模式及Ｃ—Ｈ键 几何结构如图： 的振动模式分析的报道，可能得到各种碎片的途径是： １）ｌＣ－２Ｃ、３Ｃ－４Ｃ断，７Ｈ、８Ｈ、９Ｈ、１０Ｈ之一迁 移，生成Ｃ，Ｈ 碎片。 ２）３Ｃ－２Ｃ、４Ｃ－５Ｃ断，９Ｈ、ｌ０Ｈ、１３Ｈ、１４Ｈ之一 迁移，生成Ｃ，Ｈ 碎片。 通过对各个激发态的“虚频”模式进行分析，得到 图２ ｃ Ｈ Ｏ 离子基态稳定构型 Ｃ Ｈ Ｏ 在激发态下解离为小分子碎片Ｃ，Ｈ 的可能途径， 本节对Ｃ Ｈ Ｏ 激发态的频率进行理论计算。我们用 即碎片化解离机制如下： Ｃ Ｈ Ｏ 的优化结构的内坐标作为输入，利用ＣＩＳ方法，在 Ｃ Ｈ Ｏ 碎片产生的途径： Ｃ ＨＲＯ ——÷Ｃ，Ｈ ＋Ｃ Ｈ ０＋Ｈ ６－３１＋ｇ（ｄ，Ｐ）基组下计算Ｃ Ｈ Ｏ 不同激发态的频率。本 文计算了五个激发态，并给出Ｃ Ｈ ０ 不同激发态的频率、 振子强度及能量。结果列表： 表１ ｃ Ｈ。Ｏ 不同激发态的频率 振子强度及能量的计算 一 ’ ＋ ”各激发态 不同虚频序号 Ｆｒｅｑ／ｃｍ一‘ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｅ／ＣＩＳ（ａｕ） Ｓ１ Ｓｊ．Ｉ ｆ－－－２３１．３４４ １２．７０７ ．２６８．４６４ｌ Ｓ２．１ ｆ－－３７ｌ９．８８ ３５２３９．３ Ｓ２ Ｓ－８７．５４８５ ３．７１８５ ２６８．３７０５ ２ａ Ｓ３ Ｓ３一Ｉ 一１Ｏ２．８１ ４．７Ｏ２２ ．２６８．３６７２ Ｓ４．１ ｆ＝．１ ８５６．４４ １２７０３ ＇ Ｓｄ Ｓ３ｌ１。４７ｌ ４０．３７４４ ．２６８．３２２０ ．４．２ 参考文献 Ｓ４．３ ｆｌ＿．１３５．８２５ ｌ０．６１２３ ［１】徐光宪．量子化学基本原理和从头计算法ＥＭ］．北京：科学出 Ｓ５一ｌ ｆ＝－１０３８．５６ ｌ０２３．Ｏ２ 版社 １ ９８５． Ｓ５ Ｓｆ ３９４．７６８ ４６．１３５５ ＿２６８．３１２５ ［２】Ｋ．Ｊ．Ｈｅｌｌｉｎｇｗｅｒｆ，Ｗ．Ｄ．Ｈｏｆｆ ａｎｄ ｗ．Ｃｒｉｅｌａａｒｄ，Ｐｈｏｔｏｂｉｏｌｏｇｙ ｏｆ ５－２ ．ｍｉｃｒｏ－ｏｒｇａｎｉｓｍｓ：ｈｏｗ ｐｈｏ％ｏｓｅｎｓｏｒｓ ｃａｔｃｈ ａ ｐｈｏｔｏｎ ｔｏ ｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ， Ｓｓ．３ ３２Ｏ．７４４ ｌ。４８７４ Ｍｏ１．Ｍｉｃｒｏｂｉｏ１．１ ９９６，２１，６８５． —３５
