局部麻醉剂类分子表面增强拉曼光谱的理论研究

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苯佐卡因(ABEE)、普鲁卡因(PRC),丁卡因(TTC)等作为一种局部麻醉类药物常被违禁添加在化妆品、生计用品、甚至毒品的填充剂中,越来越严重地威胁人类的健康。目前,检测局部麻醉剂的手段大多需要进行预处理,并且检测过程复杂,成本较高。而表面增强拉曼光谱(SERS)作为一种高灵敏度的指纹光谱技术,因其无需要复杂预处理,检测方便,水环境干扰少等优点,所以在药品快速检测和真假药品分析方面越来越受到人们的关注。本论文采用DFT理论和实验主要探讨了三种局部麻醉剂类分子的拉曼光谱,具体内容如下:1.在ABEE分子中,利用密度泛函理论,在B3LYP水平下对Au团簇使用Lanl2dz赝势基组,对C,H,O,N等原子6-311+G(d,p)基组,对ABEE和Au-ABEE的结构进行优化,计算得到的拉曼光谱和实验在金溶胶下测得的SERS光谱基本吻合。分析分子静电势得到:当ABEE分子和金属基底作用时,预测主要通过O、N和苯环与基底发生吸附作用。其中617、855、1034、1604 cm-1可作为SERS快速检测ABEE的特征峰。分析讨论Au-ABEE配合物前线分子轨道得到HOMO和LUMO能级差估计在296-455 nm之间。2.在PRC分子中,利用密度泛函理论,在B3LYP水平下对Au团簇使用Lanl2dz赝势基组,对C,H,O,N等原子6-311+G(d,p)基组,对PRC和Au-PRC的结构进行优化,计算得到的拉曼光谱和实验在金溶胶下测得的SERS光谱基本吻合。分析分子静电势得到:当PRC分子和金属基底作用时,预测主要通过O、N和苯环与基底发生吸附作用。在对SERS光谱进行了详尽的指认中,617、841、1244、1599 cm-1可作为特征峰。分析讨论Au-PRC配合物前线分子轨道得到:HOMO和LUMO能级差估计在254-453 nm之间。3.在TTC分子中,运用DFT理论对TTC分子进行结构优化和频率计算,获得TTC的拉曼光谱和红外光谱,实验和理论计算结果基本一致。对实验和理论计算的谱图中主要特征峰进行了线性拟合,相关系数中红外光谱R=0.999,拉曼光谱R=0.998,两者基本吻合,表明本文运用的DFT理论计算方法是可行的。分析讨论TTC分子前线分子轨道得到HOMO和LUMO能级差为4.78 e V,激发波长λ=259 nm。分析分子静电势得到:当TTC分子和金属SERS基底作用时,预测主要通过O和N与基底发生吸附作用,产生化学增强效果。由Mulliken布局分析得到TTC分子苯环中C原子正负电荷交替分布,形成大的离域π键。三种局部麻醉剂的特征峰639、1175、1282、1605、1682 cm-1附近,为研究局部麻醉剂类药物的检测分析和后续开发提供理论的基础。
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