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user: 3. 结果与讨论 3.1. 普罗加比分子结构 普罗加比分子的稳定构型如图1所示。在分子结构中共含有的H-C、C-C、C-O、C=O、C-F、C-Cl、C-N和H-N八种化学键，分子结构不具有良好对称性。在整个分子结构中含有2个环状结构，两个环状与氨基丁酸相连结，其中一个环状结构中含有一个F原子和一个O原子，在该环状结构中，各化学键键长变化如图2所示。分析发现，在该环状结构中，各C-C键键长变化较大，其中2C-1C键键长为1.359 Å，3C-2C键键长为1.468 Å，4C-3C键键长为1.488 Å，5C-4C键键长为1.443 Å，6C-5C键键长为1.356 Å。在该环状结构的其他化学键长中，31F-6C键长最长，为1.356 Å；而7H-1C、8H-2C和9H-5C三个H-C键的键长相差不大，分别为1.086 Å、1.085 Å和1.083 Å。 分子结构中另一个环状结构中含有一个Cl原子，各化学键键长变化如图3所示。在所形成的C-C键中，11C-10C键键长最大，为1.396 Å；13C-11C键键长最小为1.388 Å，而在环状结构的C-H键中，14H-11C和18H-13C键键长相等，均为1.084 Å，而16H-12C和19H-15C的键长也相差不大，分别为1.086 Å和1.084 Å。 氨基丁酸通过C-C键与两个环状结构相连结，其各化学键键长变化曲线如图4所示。在所含各C-C键重，35C-32C、27C-24C和32C-27C键键长均为1.531 Å，10C-20C键键长为1.486 Å，4C-20C键键长为1.404 Å。在氨基丁酸的骨架结构中，22N-20C键键长为1.360 Å，37N-35C键键长为1.364 Å，24C-22N键键长为1.460 Å。在氨基丁酸的侧链结构中，与37N相连的39H-37N和38H-37N键键长分别为1.007 Å和1.009 Å，23H-22N键键长为1.012 Å，25H-24C键键长为1.092 Å，而26H-24C键键长较之略长，为1.099 Å；与27C相连的28H-27C和29H-27C键的键长均为1.096 Å，与32C相连的33H-32C和34H-32C键键长分均为1.097 Å，36O-35C键键长为1.221 Å。 图1. 普罗加比分子的稳定构型 图2. 含F原子环状结构的化学键长变化曲线 图3. 含Cl原子环状结构的化学键长变化曲线 图4. 侧链结构的化学键长变化曲线 在真个分子结构中，各原子形成的键角相对变化关系如图5~图7所示所示。分析发现在各形成的键角中出现了大量键角近似相等的现象。在各原子所形成的二面角中，∠4C-3C-2C-1C、∠5C-4C-3C-2C、∠6C-5C-4C-3C和∠17C-15C-12C-10C四个二面角均为0˚，∠7H-1C-2C-3C、∠8H-2C-1C-6C和∠18H-13C-11C-10C三个二面角均为180˚，参与形成相应二面角的四个原子处于同一平面内，而∠19H-15C-12C-10C、∠30Cl-17C-15C-12C和∠32C-27C-24C-22N三个二面角均为179˚，参与形成该三个二面角的四个原子近似处于同一平面内。 3.2. 普罗加比分子的红外振动光谱 红外振动光谱的强度主要取决于跃迁几率，而电子的跃迁几率又取决于红外电磁波的电矢量，跃迁偶极矩 [ 8 ]。与分子的永久偶极矩不同，跃迁偶极矩反应出的是振动时偶极矩变化的大小。因此，红外吸收强度取决于偶极矩的变化。如果振子过程中偶极矩变化较大，跃迁概率较大，谱强度较强；如果偶极矩在振动过程中变化不大，跃迁概率也相应较小，红外光谱强度较低 [ 9 ]。 图8给出了经频率分析后得到的普罗加比的红外光谱。结果表明，分子的正振动数大于光谱中实际谱线数，这主要是由于某些分子振型引起的分子偶极矩变化不大，存在简并现象。此外，红外光谱的每一谱线基本上都是由多个振动模式共同引起的 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]。根据分子振动类型的不同，可将红外振动光谱分为三个区域，即：(0~1000) cm −1 、(1000~3000) cm −1 和(3000~4000) cm −1 。 在(0~1000) cm −1 区域，主要以分子内环状结构的呼吸振动、各部分的整体转动和摆动为主，最强峰出现在90 cm − 1 处，这是由含37N的NH 2 基团绕35C-37N键的整体旋转造成的。第二强峰出现在576 cm − 1 图5. 含F原子环状结构各键角变化曲线 图6. 含Cl原子环状结构各键角变化曲线 图7. 侧链结构各键角变化曲线 图8. 普罗加比分子红外光谱 处，是由双环结构的呼吸振动和NH 2 基团整体摆动的联合振动引起的。在795 cm − 1 处的振动峰是由35C-36O和30Cl的复合振动引起的，分子振动模式如图9所示。841 cm − 1 处的振动峰值是由7H和8H左右摆动、14H和18H左右摆动、16H和19H左右摆动引起的，分子振动模式如图10所示。16H和19H左右摆动和含10C环结构的呼吸振动在877 cm − 1 处产生一个强共振峰，而含有1C的环形结构的呼吸振动、21O和31F的左右摆动在847 cm − 1 处引起一振动峰值。此外，在25 cm − 1 、71 cm − 1 和627 cm − 1 处出现了没有红外活动的现象，这主要是因为相应的振动模式不会引起分子偶极矩的变化。25 cm − 1 处的振型主要是31F左右摆和21O左右摆动的复合振动，71 cm −1 位置的振动模式主要是含1C和环状结构绕4C-20C的整体转动，而627 cm −1 位置的振动模式主要与氨基丁酸侧链结构的整体摆动相对应。在864 cm −1 位置出现了双重简并现象，分别与23H和16H的整体摆动、14H和19H的整体摆动相对应。 图9. 795 cm −1 振动模式 图10. 841 cm −1 振动模式 在(1000~3000) cm −1 区域，分子的振动模式主要为面外摇摆振动、剪式振动和面内摇摆振动。光谱振动峰主要在(1000~1850) cm −1 范围内，而在(1850~3000) cm −1 区域没有共振峰出现，其中区域的最强峰出现在1527 cm −1 位置，是由含28H和29H的剪式振动引起地，它也是整个红外光谱的最强峰，分子振动模式如图11所示。区域次强峰出现在1517 cm −1 位置，它是由25H和26H的剪式振动，以及28H和29H的剪式振动的复合振动引起地，它也是红外光谱的次强峰，分子振动模式如图12所示。而25H和26H的剪式振动，以及28H和29H的剪式振动的复合振动在1542 cm −1 位置也引起一振动峰，但28H和29H剪式振动的振动强度较1517 cm −1 位置的对应的28H和29H剪式振动强度低，分子振动模式如图13所示。1817 cm −1 位置振动峰是由38H和39H的剪式振动引起地，25H的面内摇摆振动和26H的面外摇摆振动的复合振动在1676 cm −1 位置引起一较强共振峰；在1476 cm −1 位置的振动峰是由33H和34H的面内摇摆振动引起地，1645 cm −1 位置的共振峰是由38H和39H的剪式振动引起地，振动模式如图14所示。28H和29H的面外摇摆在1384 cm −1 位置引起一较强共振峰。25H和26H的面内摇摆振动和在1571 cm −1 位置引起一共振峰。1418 cm −1 位置谱峰是由38H和39H的扭曲振动和33H和34H的面外摇摆振动的复合振动引起地。33H和34H的扭曲振动和28H和29H的剪式振动的符合振动在1721位置引起一较强共振峰。 图11. 1527 cm −1 振动模式 图12. 1517 cm −1 振动模式 图13. 1542 cm −1 振动模式 图14. 1645 cm −1 振动模式 此外，在该区域的1214 cm −1 、1070 cm −1 、1098 cm −1 和1334 cm −1 四个位置的谱峰出现了无红外活性的现象，其中1214 cm −1 位置振动峰是由16H、19H的剪式振动和14H、18H的剪式振动的复合振动引起地，1070 cm −1 位置的振动峰是由33H和34H的面外摇摆振动、28H和29H的面外摇摆振动和25H和26H的面外摇摆振动的复合振动引起地，1098 cm −1 位置振动峰主要是由33H和34H的扭曲振动引起地，而1334 cm −1 位置共振峰是由14H、18H面内摇摆振动及16H和19H的面内摇摆振动的复合振动造成地。在1721 cm −1 位置出现了双重简并现象，其分别与25H、26H的扭曲振动和33H和34H的扭曲振动的复合振动，以及25H、26H的扭曲振动和7H、8H的面外摇摆振动的复合振动相对应。 在(3000~4000) cm −1 区域，分子振动均为伸缩振动，该区域共振峰数量偏少，强度也较低。区域中的最强峰出现在3584 cm −1 位置，它是由23H的对称伸缩振动引起地，分子振动模式如图15所示。区域次强峰出现在3606 cm −1 位置，其对应的分子振动模式主要是38H和39H的对称伸缩振动，分子振动模式如图16所示。在3733 cm −1 位置出现的共振峰主要是由38H和39H的反对称伸缩振动引起地，其分子振动模式如图17所示。26H和34H的伸缩振动在3028 cm −1 位置引起一较强共振峰，而28H和29H的对称伸缩振动在3069 cm −1 位置引起一共振峰，分子振动模式如图18所示。3038 cm −1 位置出现的共振峰主要是由33H和34H的对称伸缩振动引起地，3136 cm −1 位置出现的共振峰主要是由25H的伸缩振动引起 图15. 3584 cm −1 振动模式 图16. 3606 cm −1 振动模式 图17. 3733 cm −1 振动模式 图18. 3069 cm −1 振动模式 地，而3226 cm −1 位置出现的共振峰主要是由7H和8H的对称伸缩振动引起地。28H和29H的反对称伸缩振动在3110 cm −1 位置引起一共振峰，34H和34H的反对称伸缩振动在3078 cm −1 位置引起一共振峰，7H的伸缩振动在3204 cm −1 位置引起一共振峰。此外，3226 cm −1 位置出现了无红外活性的现象，其振动模式主要为14H和18H的反对称伸缩振动。