应用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)获取了两种互为异构体的糖类D-(+)-葡萄糖和D-(-)-果糖的太赫兹吸收谱,发现D-(+)-葡萄糖和D-(-)-果糖在0.3～1.72 THz频段内太赫兹吸收峰位存在明显区别,可以由1.41和1.66 T Hz两个吸收峰位鉴别D-(+)-葡萄糖和D-(-)-果糖.为研究D-(+)-葡萄糖太赫兹光谱吸收峰形成机理,首先构建了D-(+)-葡萄糖的单分子构型,采用密度泛函理论中的B3LYP泛函,利用Gaussian09完成对D-(+)-葡萄糖单分子构型的结构优化与频率计算.将量子化学计算结果与实验谱对比发现,基于D-(+)-葡萄糖单分子构型的量子化学计算结果与实验谱差异较大.然后构建了D-(+)-葡萄糖晶胞构型,采用广义梯度近似中的PBE泛函,利用CASTEP软件完成对D-(+)-葡萄糖晶胞构型的结构优化与频率计算.将量子化学计算结果与实验谱对比发现,基于D-(+)-葡萄糖晶胞构型的量子化学计算结果与实验谱较为吻合.D-(+)-葡萄糖晶胞构型量子化学计算时,因较为全面的考虑了分子间的氢键及范德华力的作用,说明D-(+)-葡萄糖在1.41 THz处吸收峰的形成为分子间弱相互作用.其次通过Materials Stu-dio 2017软件指认了D-(+)-葡萄糖在1.41 THz吸收峰处的振转模式,发现D-(+)-葡萄糖在1.41 THz吸收峰主要是分子之间的相互作用,进一步说明D-(+)-葡萄糖在1.41 T Hz处的吸收峰主要是分子间的弱相互作用.在量子化学计算结果的基础上利用Multiwfn软件对D-(+)-葡萄糖晶胞进行RDG计算,利用VMD软件对D-(+)-葡萄糖晶胞中分子间的弱相互作用的类型、位置和强度进行可视化研究.研究结果表明,利用太赫兹时域光谱技术能够敏锐地感知糖类物质结构的细微变化,并能够正确鉴别其同分异构体.

太赫兹时域光谱;D-(+)-葡萄糖;D-(-)-果糖;量子化学

燕芳;张俊林;毛莉程;刘同华;金伯阳

内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古 包头 014010

光谱学与光谱分析

[1]燕芳;张俊林;毛莉程;刘同华;金伯阳-.基于太赫兹辐射的糖类异构体信息提取方法研究)[J].光谱学与光谱分析,2022(01):26-30

太赫兹辐射,信息提取,太赫兹时域光谱系统,THz,TDS,果糖,吸收谱,频段,太赫兹光谱,光谱吸收峰,形成机理,单分子,分子构型,密度泛函理论,B3LYP,Gaussian09,频率计算,量子化学计算,晶胞,广义梯度近似,PBE,CASTEP,氢键,范德华力,弱相互作用,Materials,Stu,dio,指认,Multiwfn,RDG,VMD,可视化研究,太赫兹时域光谱技术,敏锐地,糖类物质,物质结构,细微,微变,同分异构体

0.246681