本文将讲述有关去氢骆驼蓬碱光谱性质的密度泛函理论研究，为研究去氢骆驼蓬碱的分子性质和反应原理提供了重要依据。
简述：去氢骆驼蓬碱 (harmine)，又称肉叶芸香碱，是一种β-咔啉类生物碱，其基本母核是由吲哚和吡啶骈和而成的，主要来源于多年生草本蒺藜科骆驼蓬 (Peganumharmala L.)，在植物、海洋生物、昆虫、哺乳动物、人体组织、体液中也有分布。去氢骆驼蓬碱的药理作用广泛,包括抗菌、抗疟原虫、抗炎、抗氧化、抗肿瘤、抗诱变、致幻等，对消化道肿瘤的治疗效果显著。由于去氢骆驼蓬碱较好的抗肿瘤活性，许多学者对其结构进行了修饰，发现9位N原子上的氢被苯丙基、苄基等取代时，其抗肿瘤活性显著增强，IC50值在10μmol/L以下时，应用前景广泛。
光谱性质的密度泛函理论研究：
密度泛函理论(Density functional theory，DFT)是用来研究分子结构性质以及能量信息的一种量子化学计算方法，理论计算与实验数据相结合常被用 来研究分子几何结构和振动光谱。傅里叶变换红外光谱 (Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR)能够对分子结构 进行分析和鉴定，具有样品损耗少、方便快捷等优点。该原理是通过照射物质一定波长的红外光，当红外光的频率与物质分子中特定基团的振动能级跃迁频率相匹配时，分子将吸收该波长红外光的能量，导致分子偶极矩发生变化。
关皓月等人报道了去氢骆驼蓬碱光谱性质的密度泛函理论研究，具体如下：
（1）理论计算与实验
量子化学计算采用的是密度泛函理论(DFT)在 M062X/6－31g(d)的水平下完成的。利用Guassian09软件包对 去氢骆驼蓬碱分子进行结构优化和频率计算，频率矫正因子为 0.947。分子静电势、前线分子轨道以及振动归属分析借助于Gauss View6.0程序来完成。去氢骆驼蓬碱分子购于aladdin 化学试剂公司(样品纯度为98%)。实验采用赛默飞世尔 (Thermo Fisher Scientific)公司的is10傅里叶变换红外光谱仪测出去氢骆驼蓬碱的红外光谱。
（2）分子结构优化
通过M062X/6－31g(d)对HMI分子的结构进行优化后，计算结果无虚频，表明优化后的分子结构稳定。经过计算优化的分子结构如图1所示。
HMI分子是由吲哚骨架与吡啶环组成，甲基位于吡啶环上氮的邻位，在苯环上具有甲氧基取代基。表1为HMI分子结构参数，从该分子的键长数据可以看出，C2－C3和C4－C5键长均为0.139 nm，而C1－C6键长为0.145 nm，比其它碳碳单键的键长要长，主要是由于甲氧基取代基的存在。C1－O24－C25 键角为117.9°。从二面角数据可看出只有C8－C9－C18－H19、C8－C9－C18－H20、C10－O24－C25－H27和C10－O24－C25－H28 的二面角为60°，其余的如C2－C3－C4－C7、C4－C7－C8－C9、C3－ C2－C1－O24和C2－C1－O24－C25等二面角均为180°和0°。计算结果表明HMI分子的结构为近平面结构。
（3）结论
通过密度泛函理论对去氢骆驼蓬碱分子进行结构优化以及频率计算，得到了去氢骆驼蓬碱分子的结构参数、红外光谱， 并对分子振动模式进行了归属。实验光谱与计算光谱的对比表明，去氢骆驼蓬碱分子的理论计算和实验获得的红外光谱基本符合。经过计算得到了分子LUMO－HOMO能隙值(ELUMO－ EHOMO=0.2524 a.u.)以及理论激发线波长λ=189.82 nm，该分子表面静电势有14个极大值点，极大值点是23号H原子，极大值能量为49.414 kcal/mol，有11个极小值点，极小值点的位置是17号N原子，极小值能量为－39.923 kcal/mol。
参考文献：
[1]关皓月,陈玉锋. 去氢骆驼蓬碱光谱性质的密度泛函理论研究 [J]. 山东化工，2021，50 (03): 47-48+59. DOI:10.19319/j.cnki.issn.1008-021x.2021.03.019.
[2]袁将,姬瑞芳,全庆华等. 去氢骆驼蓬碱在秀丽隐杆线虫体内代谢研究 [J]. 质谱学报，2017，38 (04): 478-485.
1
