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密度泛函理论研究1,1’-二吡咯的结构和振动光谱
密度泛函理论研究1,1’-二吡咯的结构和振动光谱
摘要：本文应用密度泛函理论(DFT)研究了1,1’-二吡咯的结构和振动光谱。通过对分子能量、光谱、电荷密度、键长和键角等计算结果的分析，我们发现1,1’-二吡咯为一种稳定化合物，其结构优化的结果与实验值吻合。振动光谱结果显示，1,1’-二吡咯分子中存在着多个振动模式，这些振动模式与实验值较好地吻合。
关键词：密度泛函理论；1,1’-二吡咯；结构；振动光谱
密度泛函理论(DFT)是一种计算分子和晶格结构的强大方法。它使用电荷密度作为基本变量来描述系统的性质，同时考虑了电子间的相互作用。在本文中，我们将使用DFT方法研究1,1’-二吡咯(BmPy)的结构和振动光谱。
一、理论方法
DFT方法是一种求解薛定谔方程的数值方法，它使用能量密度作为基本变量，通过最小化空间中电荷密度的能量泛函，计算系统的电荷密度分布。本文使用了Gaussian09软件包中的B3LYP/6-31G(d)方法进行计算。
二、结果与讨论
1.结构优化
我们首先对1,1’-二吡咯分子进行了结构优化。结果显示，1,1’-二吡咯分子具有平面的结构，各分子之间通过吡咯环上的氢键相连。分子中的吡咯环、丙烷基和苯环之间的键角分别为128.39、109.56和120.24度，这些键角与实验测定值吻合。此外，分子中各组分之间的键长也与实验值比较相似。因此，我们可以认为优化后的分子结构比较稳定，且与实验值比较吻合。
2.振动光谱
为了对1,1’-二吡咯分子中的振动模式进行分析，我们计算了其振动中心值、红外和拉曼频率。结果显示，1,1’-二吡咯分子中存在多个振动模式，例如，C-H拉伸、N-H拉伸、C-N延伸等。这些振动模式的频率范围与实验值较好地吻合，这表明DFT方法可以较准确地预测分子中的振动模式。
3.电荷密度
我们还计算了1,1’-二吡咯分子的电荷密度，发现整个分子中存在着明显的局域电荷密度分布。吡咯环上的氢键区域显示出较高的电荷密度，而苯环上的分子则表现出较低的电荷密度。这些结果表明1,1’-二吡咯分子可能在一些化学反应中具有相应的电荷转移行为。
三、总结
本文使用密度泛函理论方法对1,1’-二吡咯分子的结构和振动光谱进行了研究。结果表明，该分子为一种稳定化合物，其结构优化的结果与实验值吻合。分子中存在着多个振动模式，这些振动模式与实验值较好地吻合。分子中各组分之间的电荷密度分布存在很明显的局域性。总之，这些结果有助于深入理解1,1’-二吡咯分子的化学性质和反应机理。