介紹
并四苯（C18H12）又稱2,3-苯并蒽，是一種線性渺位縮合的多環(huán)芳烴（PAHs），由四個(gè)苯環(huán)線性鏈接而成，其價(jià)態(tài)電子結(jié)構(gòu)中包含有大型π共軛電子體系。作為一類重要的有機(jī)半導(dǎo)體光電材料，并四苯及其衍生物在發(fā)光二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和碳量子點(diǎn)等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。與從煤焦油或石油渣油重質(zhì)餾分中分離獲得的萘、蒽、菲等小型線性并苯不同，并四苯以上的大型線性并苯在自然資源中很少存在，常需要通過(guò)多步反應(yīng)合成才能得到，但由于在自然環(huán)境條件下這些大型并苯的高化學(xué)反應(yīng)活性，使得它們的合成具有非常高的難度。
圖一 并四苯
分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化
對(duì)并四苯分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，計(jì)算獲得的所有振動(dòng)頻率均為正值，且無(wú)虛頻，表明優(yōu)化后的分子結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定構(gòu)象。并四苯分子優(yōu)化后的全局最小能為-693.329 361 45 a.u.。圖二列出了優(yōu)化后并四苯分子中各原子間的鍵長(zhǎng)、鍵角和二面角等結(jié)構(gòu)參數(shù)，括號(hào)中的數(shù)字是原子編號(hào)，R是鍵長(zhǎng)（nm),A是鍵角（°），D是二面角（°）。并四苯分子有33個(gè)鍵（包括12個(gè)C—H和21個(gè)C—C）、54個(gè)鍵角和84個(gè)二面角。并四苯的C—H鍵長(zhǎng)約為0.108 5 nm，其C—C鍵長(zhǎng)在0.136 0～0.145 0 nm范圍，因周圍環(huán)境而異。并四苯的鍵角在120°左右，二面角為0°或180°。并四苯是具有高度對(duì)稱性的平面線性分子。
圖二 并四苯分子中各原子間的鍵長(zhǎng)、鍵角和二面角等結(jié)構(gòu)參數(shù)
IR和Raman光譜
在B3LYP/6-311++G(d,p）水平計(jì)算獲得的紅外光譜和拉曼光譜如圖2所示。在紅外光譜中，并四苯分子有13個(gè)較為明顯的紅外振動(dòng)峰，分別位于3 188、1 674、1 581、1 430、1 367、1 314、1 149、1 020、979、922、759、562、474 cm-1處。與文獻(xiàn)和SDSB圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)中壓片法獲得并四苯的紅外光譜相比，雖然峰強(qiáng)度存在一些差異，但峰位置基本相同，尤其是矯正后的峰位置具有良好的一致性。在拉曼光譜中，并四苯分子有8個(gè)較為明顯的拉曼特征峰，分別位于762、1 021、1 224、1 423、1 478、1 575、1 646、3 164 cm-1處，與文獻(xiàn)報(bào)道的并四苯實(shí)測(cè)的拉曼光譜的出峰位置有較好的一致性[1]。
圖三 IR和Raman光譜
參考文獻(xiàn)
[1]范青杰,賴仕全,岳莉,等.基于密度泛函理論的并四苯分子結(jié)構(gòu)與振動(dòng)光譜研究[J].遼寧科技大學(xué)學(xué)報(bào),2020,43(6):410-418.DOI:10.13988/j.ustl.2020.06.003.