呋喃光谱性质的TD研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着科技的发展，呋喃的用途越来越广泛，呋喃是最简单的含氧五元杂环化合物，它存在于松木焦油中，为无色液体，沸点为32℃，具有类似氯仿的气味，难溶于水，易溶于有机溶剂。它的蒸气遇有被盐酸浸湿过的松木片时，即呈现绿色，叫做松木反应，可用来鉴定呋喃的存在。它有麻醉和弱刺激作用，极度易燃。吸入后可引起头痛、头晕、恶心、呼吸衰竭。呋喃环具芳环性质，可发生卤化、硝化^[1]、磺化等亲电取代反应，^[2]主要用于制取吡咯^[3][4]、噻吩^[5]、四氢呋喃^[6][7]等。

近年来，呋喃在工业生产中的运用越来越受到人们的重视。要了解呋喃的运用，首先必须了解分子的结构和电子性质，以及所涉及的化学反应的微观机理，才能用以指导生产呋喃产品。在呋喃的各种表征实验中我们可以得到大量有关的微观信息，但由于目前实验手段的限制，很多微观性质的测定仍然存在很多困难。理论研究的手段有多种，即目前世界上有多种理论方法可用于化学反应过程的计算模拟。而dft的兴起对量子化学计算方法的发展产生了革命性的变化。dft^[8]在固体物理和表面化学方面的应用曾获得巨大成功。密度泛函理论是一种研究多电子体系结构的量子力学方法，在化学和物理上应用都非常的广泛，尤其是用来研究凝聚态和分子的性质，是计算化学和凝聚态物理领域最常用的方法之一。密度泛函理论方法起源于20世纪20年代的thomas-fermi模型对量子化学的研究，之后就逐渐发展并成熟，直到hohenberg-kohn定理提出之后就有了坚实的理论依据。密度泛函理论方法被成功地用于预测分子结构，力场和频率，获取热化学数据，计算过渡态、活化能等等，并可以处理有机、无机、金属和非金属体系，几乎可以处理周期表中所有元素组成的化合物。

本文采用 gaussian03量子化学程序包中的dft(b3lyp/6-31g*)方法对呋喃分子进行全优化计算,并计算吸收光谱。考察分子的反应活性，这对设计具有预期结构和功能的新化合物具有重要的理论意义。

2. 研究内容和预期目标

对有机物呋喃作高精度的量子化学计算研究。通过计算，获得该类化合物的空间结构，几何参数，光谱数据，电荷布局，反应活性部位等。具体研究内容如下：

1、利用现代科技文献的查阅方法和手段，如因特网，网上图书馆，电子期刊数据库，查阅有关呋喃的合成，用途，应用方面，有关理论研究方面的科技文献资料，并对文献进行综合，分析，研究总结。在此基础上，选择合适的量子化学计算方法，拟定出具体研究方案，写出开题报告。

2、查阅文献，设计理论计算方案，确定具体计算步骤，对呋喃的相关参数进行高精度量子化学计算研究，通过研究训练培养动手能力，独立思考问题，独立解决问题的能力，初步提高自己的科研能力。研究的步骤如下：

3. 研究的方法与步骤

学习并初步掌握量子化学计算软件Gaussian 03的安装和操作→掌握几种常用的量子化学计算方法如AM1,HF,MP2,B3LYP等的使用方法和适用研究体系→采用密度泛函方法优化出呋喃的空间几何结构→对研究对象作频率分析，得到红外光谱数据等→计算得到体系的电荷布局→分析微观机理，得到分子轨道等信息→计算得到吸收光谱信息，如紫外吸收光谱数据→利用最新的福井函数，得到体系的反应活性部位。

4. 参考文献

[1]. 傅国 李宁毅 硝基呋喃类和硝基咪唑类药物的研究进展 《青岛大学医学院学报》 2003年39卷 第4期486-488页。

[2]. limpricht h. ueber dastetraphenol c₄h₄o. berichte der deutschen chemischengesellschaft. 1870, 3 (1):pp.9091. doi:10.1002/cber.18700030129

[3]. 曹育才 姜玄珍 沈振陆 呋喃与甲胺催化脱水合成n甲基吡咯 《石油化工》 2002

年 第3期179-182页。

5. 计划与进度安排

2022-03-02~2022-03-13：确定论文方向，写出开题报告。

2022-03-16~2022-03-27：实习准备工作，搜集相关资料。

2022-03-30~2022-05-08：完成课题研究，准备撰写论文。