论文部分内容阅读
太赫兹(Teraherz, THz)科学与技术是近年来发展起来的新的前沿领域。物质在THz波段有非常丰富的物理和化学信息,这些信息的揭示有利于人们对物质结构和远红外波段性质的认识。THz波对分子结构及弱相互作用力如氢键、范德华力等十分敏感,在分子识别和药物检测方面具有十分重要的应用前景。但是,对物质在THz波段特征吸收峰振动模式的解析和归纳一直以来都是THz光谱应用中存在的问题和挑战。本文利用太赫兹时域光谱(Teraherz time-domain spectroscopy, THz-TDS)技术对含杂环的不同系列的药物化学分子体系进行了研究,探究光谱与分子结构之间的关系。利用密度泛函理论对分子结构进行模拟计算,帮助理解特征峰的振动模式,揭示分子结构与弱相互作用力之间的关系。利用THz-TDS研究了吡啶羧酸类化合物(2-,3-,4-吡啶甲酸和2,3-,2,4-,2,5-,2,6-,3,4-,3,5-吡啶二甲酸)的THz光谱与分子结构之间的关系,借助量化计算对3-,4-吡啶甲酸和2,3-,3,4-,3,5-吡啶二甲酸进行模拟计算,考虑到计算是在绝对零度的条件下进行的,用低温实验验证了模拟结果的准确性。此外,对二元和三元混合物进行定量分析。研究表明相似峰可能来源于氮原子和氧原子参与的氢键振动,且THz-TDS可用于多元混合物的定量分析,如药物有效成分的检测等。利用THz-TDS研究了吲哚及其3-取代衍生物(吲哚,3-吲哚甲酸,3-吲哚乙酸,3-吲哚丙酸,芦竹碱,色胺,L-色氨酸)的THz光谱与分子结构之间的关系。并对3-吲哚甲酸,3-吲哚丙酸和色胺的振动模式进行了解析,用低温实验对计算结果进行了论证,对混合物进行定量分析和成像。研究结果清晰地指认了吸收峰的振动模式,且THz-TDS能够很好地检测药物中的有效成分。除此之外,利用THz-TDS研究了L-色氨酸及其铜配合物的THz光谱与分子结构之间的关系,并用量化计算探究相似峰来源。研究表明,包含L-色氨酸母体的配合物与L-色氨酸的THz光谱具有相似性,两者都存在吲哚环和支链的扭曲振动。