摘 要：合成了化合物 4-(3-(5-甲酰基噻吩)-9H-咔唑)苯甲酸甲酯并利用核磁共振氢谱、红外、紫外进行了表征，利用密度泛函理论(B3LYP、M062X、PBE1PBE)计算方法6－311++G**基组研究了化合物的几何构型、红外、紫外吸收等性质并与实验值进行了比较。计算结果显示，三种理论方法计算的几何参数均与实验值吻合， M062X结果最好。B3LYP计算的红外数据与实验结果最相近，PBE1PBE1计算的DMF溶剂中的电子吸收光谱与实验值一致。80248

毕业论文关键词：4-(3-(5-甲酰基噻吩)-9H-咔唑)苯甲酸甲酯，合成，理论研究

Abstract: 4 - (3 - (5 '- methyl acyl thiophene) - 9 carbazole) benzoic acid methyl ester was was synthesized and was was characterized by 1H NMR, IR,UV-Vis。 The complex was studied theoretically using density functional theory( DFT) and time-dependent density functional theory( TD-DFT and PCM TD-DFT) techniques to explore their geometry structures，electronic structures and the spectral properties．The calculations indicate that the lowest-energy absorption of complex in DMF solution is at around 388nm by PBE1PBE/6-311++G** and is in well agreement with the experimentalvalues。

Keywords: 4 - (3 - (5 '- methyl acyl thiophene) - 9 carbazole) benzoic acid methyl ester, Synthesis, Theoretical Studies

目  录

1 前言 4

2 实验部分 4

2。1 试剂与仪器 4

2。2 合成 4

2。2。1 4-[(3-溴)-9-咔唑基] 苯甲酸甲酯的合成 5

2。2。2 4 -(3-(5′ -甲酰基噻吩)- 9-咔唑基)苯甲酸甲酯(L) 的合成 5

2。2。3 计算方法 5

3 结果与讨论 6

3。1 几何构型 6

3。2 L的振动方式 8

3。2。1 C-H振动模式 8

3。2。2 C=O振动模式 8

3。2。3 环振动模式 8

3。2。4 C－C环振动模式 9

3。3 L的电子特性和吸收光谱 12

3。4 分子静电势 14

3。5 L 的热力学性质 15

3。6 自然键轨道分析 16

3。7 全域和局域反应性能指标的计算 18

结 论 20

参 考 文 献 21

致 谢 23

1 前言

咔唑是含有氮原子的芳杂环有机物，其平面的共轭程度较大，分子内的电子流动性也较强，易进行结构的修饰获得不同波段吸光的有机染料或具有较强输电能力的有机导体[1-3]。咔唑环上极易引入各种功能化的官能团[4-7]，这些优点使得咔唑广泛用作结构模块，因此，咔唑及其衍生物在材料、医药、催化等领域应用很广。作为一类新型的发光材料，咔唑及其衍生物已成功用作荧光探针、识别金属离子等[8-9]。

噻吩是一种富电子五元杂环化合物，具有芳香族化合物的性质，同时具有独特的光学性质和电子传输能力。因此，噻吩类化合物在光电子材料中的应用日趋看好[10]。

本文以咔唑为母体，合成了4 –(3 –(5′-甲酰基噻吩 )- 9H-咔唑 ) 苯甲酸甲酯 (L)，利用核磁、红外、紫外等对L进行表征，并利用密度泛函理论 (PBE1PBE, M062X和 B3LYP) 方法，采用 6－311++G** 基组计算振动频率和几何参数，并和实验值进行比较。在计算基态结构的基础上，运用含时密度泛函理论 (TD-DFT)及极化连续模型 (PCM) 计算跃迁能量和吸收光谱。对分子键轨占有率、自然键轨道 (NBO) 贡献，原子轨道杂化方式进行研究和讨论。