文摘
太赫兹(太赫兹)同样结构的分子的吸收光谱与酰胺团体包括苯甲酰胺,丙烯酰胺,己内酰胺,水杨酰胺,磺胺的固相在室温和7.8 K报告水杨酰胺相比,红外振动光谱使用密度泛函理论计算。太赫兹吸收光谱的结果表明,该分子特征乐队在该地区0.2 - -2.6太赫兹(~ 7 - 87厘米−1)。太赫兹技术可以用来区分不同的分子酰胺组。太赫兹地区苯甲酰胺有三个乐队为0.83,1.63,和1.73太赫兹;乐队是位于1.44和2.00太赫兹丙烯酰胺;乐队在1.24,1.66和2.12太赫兹是己内酰胺观察。吸收带位于1.44,1.63,和2.39太赫兹在室温下,在1.22,1.46,1.66,和2.41太赫兹水杨酰胺的低温。乐队在1.63,1.78,2.00,和2.20太赫兹出现磺胺。这些乐队太赫兹地区可能与扭转,摇摆,摇摆和其他模式不同群体的分子。
1。介绍
光谱学是一个强大的技术测量、分析和识别不同的分子。远红外线的频率(杉木、650 - 50厘米−1)和太赫兹(太赫兹)(0.1 -10太赫兹,或3.3 - -333.6厘米−1)范围对应动作的整个分子结构,涉及相对较大的质量和相对浅势(1,2]。太赫兹光谱技术被用于一些重要的分析应用程序在威胁检测等领域3- - - - - -5)和制药表征(6- - - - - -8]。其效用源于固态化合物含有低能量和分子振动,作为一个整体在这个地区,作为他们的光谱“指纹”可用的检测和鉴定。凝相生物样本的太赫兹光谱研究了从简单的晶体形式的氨基酸,碳水化合物,和多肽水越复杂形式的小蛋白质、DNA和RNA (9- - - - - -14]。太赫兹水化动力学水化壳的研究发现,糖类包含几百个水分子和水分子几千蛋白质(15- - - - - -17]。太赫兹光谱技术被认为是文艺复兴时期的远红外光谱(18]。
酰胺组对蛋白质结构作出了重大贡献。各种各样的技术,如红外光谱、核磁共振、拉曼、超声波吸收、UV / Vis光谱被用来描述分子间和分子内的酰胺化合物的成键(19- - - - - -22]。水杨酰胺是一种非甾体类抗炎剂止痛和退热的属性。其治疗作用和潜在的毒性仍然是研究的主题,使我们有必要控制其在生物体液(23]。对于丙烯酰胺,发现其政府实验室动物各器官,导致肿瘤形成相关的确切机制仍然不清楚(24,25]。磺胺是成功地用作有效的化疗药物预防和治疗细菌感染的人类的生物系统。测定分子酰胺组是必不可少的在许多的生物分析和临床应用。
这里我们有调查水杨酰胺的低频振动运动,苯甲酰胺,丙烯酰胺,己内酰胺,磺胺的固态关注7和650厘米之间的光谱区−1晶格振动,氢键弯曲模式和集体模式,等等可能发生(26]。实验结果表明,冷杉和太赫兹时域技术可以有效的工具来检测不同的分子与酰胺组乐队在该地区可能与扭转,摇摆,摇摆和其他模式的不同群体的分子。
2。实验
2.1。材料
水杨酰胺、苯甲酰胺、丙烯酰胺、己内酰胺和磺胺是来自商业来源和使用前未经纯化。
2.2。物理测量
太赫兹吸收光谱被记录在太赫兹时域设备中国首都师范大学,基于光电导开关的生成和电光晶体检测远红外光。传播太赫兹的实验仪器测量详细讨论其他地方(27]。样品的制备是按颗粒与聚乙烯混合粉(纯苯甲酰胺样品);样品13毫米的直径和样品的厚度是0.8毫米。的太赫兹吸收光谱进行了检测N2气氛,避免水蒸气的影响。光谱的分辨率是40 GHz。太赫兹频域光谱得到从相应的通过快速傅里叶变换太赫兹时域光谱。通过比较样品的太赫兹频域谱和相应的参考,样品的太赫兹吸收光谱。有效的频谱范围是0.2 - -2.6太赫兹,分别。
己内酰胺的冷杉光谱苯甲酰胺,丙烯酰胺,并使用常用测量水杨酰胺Nujol研磨方法,因为矿物油没有吸收远红外区域和方法可以保护在固态样品免受潮湿,避免失真的乐队或离子交换的发生。样品被悬浮在Nujol考虑然后被涂上一层薄薄的聚乙烯窗口和另一个薄聚乙烯窗口作为比较的背景。远红外光谱范围内的650 - 50厘米−1被那些时光Magna-IR 750 - ii在Nicolet光谱仪在室温和8厘米−1128分辨率,扫描。光具座是净化干燥的空气。磺胺的冷杉光谱测量在一个力量顶点80 v红外光谱谱仪在4厘米−1分辨率和32扫描。样品的制备与聚乙烯粉末按混合颗粒。
所有理论计算进行高斯03软件包(28]。密度泛函理论(DFT)计算被用来确定分子的平衡结构和谐波振动频率。B3LYP [29日混合密度泛函是使用6 - 311 + + G (3 df, 2 pd), Gaussian-type基础设置(30.]。在每种情况下进行了几何优化和谐波频率分析上执行这些优化结构。
3所示。结果与讨论
苯甲酰胺的分子结构,丙烯酰胺、己内酰胺、水杨酰胺和磺胺如图1。的太赫兹和冷杉光谱苯甲酰胺,丙烯酰胺,己内酰胺,水杨酰胺,磺胺数据所示2和3,分别。相应的带位置的冷杉和太赫兹吸收光谱样本和可能的分配表中列出1。
(一)丙烯酰胺
(b)苯甲酰胺
(c)水杨酰胺
(d)己内酰胺
(e)磺胺
3.1。分子的太赫兹吸收光谱
所有结构的苯甲酰胺,丙烯酰胺,己内酰胺,水杨酰胺和磺胺酰胺组。苯甲酰胺的差别,水杨酰胺是还有一个哦,集团在水杨酰胺的结构,和两个分子苯环(ph)。的太赫兹吸收光谱苯甲酰胺,丙烯酰胺,己内酰胺、水杨酰胺和磺胺在图2表明,在太赫兹地区苯甲酰胺有三个带:0.83,1.63,和1.73太赫兹(38岁,54岁的58厘米−1);丙烯酰胺有两个乐队位于1.44和2.00太赫兹(48和67厘米−1);己内酰胺有三个乐队为1.24,1.66和2.12太赫兹(41,55岁,71厘米−1)。水杨酰胺的吸收带是位于1.44,1.63和2.39太赫兹(48岁,54岁,80厘米−1)在室温下,乐队转移到1.46,1.66和2.41太赫兹(49岁,55和80厘米−1),1.22太赫兹(41厘米−1低温)乐队变得清晰。磺胺,乐队位于1.63,1.78,2.00和2.20太赫兹(54岁的59、67和73厘米−1)。对于这些分子,一些峰值位置相似,例如,苯甲酰胺1.63太赫兹,水杨酰胺,磺胺,1.66太赫兹己内酰胺;1.22和1.24太赫兹水杨酰胺和己内酰胺;2.00太赫兹苯甲酰胺和磺胺;分别为1.44和1.46太赫兹对己内酰胺和水杨酰胺。然而,大多数的乐队在峰值位置和相对强度不同,这表明,太赫兹方法对不同的分子结构非常敏感。
澄清的乐队太赫兹地区,二阶导数已经使用Omnic 5.0软件执行样品的太赫兹光谱,结果表明主要乐队和一些相对较小的乐队中观察到二阶导数的结果(如图4)。的主要乐队为每个样本,观察到有一个良好的协议与相应的太赫兹吸收光谱。苯甲酰胺,只有三个主要乐队被观察到,它是一样的太赫兹光谱。磺胺,二阶导数的结果,54岁,60岁,66,72,74,81厘米−1观察(54,59、67和73厘米吗−1吸收光谱),所以73厘米−1乐队是由72和74厘米−1乐队;己内酰胺,71厘米−1乐队是由66、69和71厘米−1child-bands;丙烯酰胺,弱带48厘米−1是二阶导数的结果,强调67厘米吗−1乐队主要有几个child-bands: 64、67、70、74和82厘米−1;水杨酰胺、40、48、64、69、79厘米−1现年54岁的乐队相比,观察48和80厘米−1吸收光谱。40厘米−1乐队是观察到的在较低的温度。似乎有一个乐队在64厘米−1水杨酰胺。结果表明,二阶导数的方法帮助观察太赫兹波段。
3.2。五个分子的冷杉光谱与酰胺基
己内酰胺的冷杉光谱苯甲酰胺,丙烯酰胺,水杨酰胺和磺胺,自动基线校正后如图3表明,五个分子有不同的乐队的位置和相对强度。
水杨酰胺,它有很多乐队在该地区:608,564,526,515,456,421,385,296,160,146,108,93厘米−1。苯甲酰胺,乐队如下:635,529,412,382,251,177,151,110,89和54厘米−1;丙烯酰胺,它有几个乐队在该地区:619,508,314,185,122,67厘米−1;己内酰胺,它有相对更多的乐队在该地区:581,503,488,398,337,323,258,195,129,87,69,56厘米−1。磺胺的乐队位于641、626、563,541,497,450,414,365,302,224,132,88,72和58厘米−1冷杉的光谱。冷杉和太赫兹结果一致的样品100 - 50厘米−1地区如表所示1。
苯甲酰胺和水杨酰胺有一个哦的区别。冷杉光谱有各种各样的峰值位置和相对强度;只有几个位置接近峰值,如529(苯甲酰胺)/ 526(水杨酰胺);382/385;151/146;110/108;89/93厘米−1。其他的乐队是位于不同的位置。丙烯酰胺和己内酰胺,乐队在508/503,314/323,185/195,122/129,67/69厘米−1在某种程度上是相似的。己内酰胺相对更多的乐队在冷杉地区。磺胺有两个强大的乐队位于563和541厘米−1和乐队在365厘米−1是相对强劲,和其他的乐队都很弱。五个分子有不同的乐队在冷杉地区特征。
3.3。DFT计算和分析分子的冷杉和太赫兹光谱
的分配冷杉和太赫兹光谱的地区是很困难的。幸运的是,有一些计算结果对苯甲酰胺,水杨酰胺和磺胺31日- - - - - -36]。引用所示使用类似的方法,根据计算结果RB3LYP / 6 - 311 + + G (3 df, 2 pd),并借助可视化软件4.1高斯视图,远红外和太赫兹地区观察到的振动模式可以分配如表所示1。赋值是依赖于分子结构计算的结果和模式的振动模式。乐队的一些计算结果低于100厘米−1如图5。计算带位置在某种程度上类似于实验结果计算(31日- - - - - -36),但乐队相比,实验结果的相对强度的计算结果并不好四维生素分子(37]。
(一)57厘米−1苯甲酰胺
(b) 30厘米−1水杨酰胺
(c) 15厘米−1磺胺
(d) 85厘米−1磺胺
根据DFT计算结果(表所示1冷杉和太赫兹地区),乐队主要由整个分子骨架的运动。在太赫兹吸收光谱区域扭转、摇摆,摇摆,扭曲和其他分子中不同的组织模式。例如,在计算结果,主要吸收的磺胺低于100厘米−1集中在15和85厘米吗−1。15厘米−1带对应的平面外摇NH的ph值环和扭曲2(S nh (= O)2);85厘米−1乐队与平面外摇的ph值环和两个NH的摇2;113厘米−1乐队与NH的摇摆2;167厘米−1乐队与变形年代nh (= O)2苯甲酰胺平面摇的博士,554厘米−1乐队被分配给NH的扭曲2和ph值的摇摆;503厘米−1乐队被分配给平面摇ph值和酰胺;415厘米−1乐队被分配给平面外折叠的ph值环;375厘米−1乐队被分配给酰胺平面摇晃,摇的ph值,拉伸的CC, 341厘米−1NH的乐队是分配给摇2;217厘米−1乐队被分配给平面摇动的戒指,和C = O-NH摇摆2;152厘米−1乐队的ph值分配给平面外振动环和NH的摇摆2;57厘米−1乐队被分配给ph-CONH出平面振动2和NH摇2。
水杨酰胺,30厘米−1乐队被分配给ph-CONH扭曲2;141厘米−1乐队是分配给整个分子的平面外振动;184厘米−1NH的乐队是分配给摇2;247厘米−1乐队被分配给整个分子的平面外摇,尤其是ph值环;275厘米−1乐队被分配给NH的摇摆2ph值、摇摆;383厘米−1乐队被分配给平面的ph值和扭转振动(C = O-NH2和正);419厘米−1乐队被分配给平面外折叠NH的ph值和拉伸;439厘米−1乐队是ph值的分配给平面摇;扭曲的(C = O-NH2和正);509厘米−1乐队被分配给NH的摇摆2、摇摆(C = O和哦),平面摇的ph值,等等。丙烯酰胺,114厘米−1NH的乐队是分配给摇2和CH = CH的摇2;190厘米−1NH的乐队是分配给摇2;277厘米−1乐队是分配给摇(CH = CH2)和(C = O-NH摇摆2);468厘米−1乐队被分配给NH的摇摆2和摇(CH = CH2);470厘米−1乐队是分配给扭(CH = CH2)和NH的扭曲2;613厘米−1乐队被分配给NH的扭曲2和CH扭2,等等。己内酰胺,107厘米−1乐队是CH的分配给摇2C = O,拉伸,平面外环的振动;158厘米−1乐队被分配给CH的摇摆2和环面内振动;258厘米−1乐队被分配给CH的摇摆2CH的摇2NH,拉伸,拉伸的C = O,等等;301厘米−1乐队是分配给拉伸NH和环面内振动;323厘米−1乐队被分配给CH的摇摆2;402厘米−1乐队被分配给面内振动的戒指,等等。在大多数情况下,整个分子参与了振动模式。计算结果在某种程度上是相似的结果(31日- - - - - -37]。计算表1只是初步结果,因为只有单分子在气相被认为是在这里,所以它是合理的,计算和实验结果有一些差异。
4所示。结论
冷杉和太赫兹特征的五个分子酰胺组观察到使用冷杉和太赫兹时域光谱。五个分子表现出一些乐队在太赫兹地区,这可能与扭转,摇摆,摇摆和其他模式根据不同群体的分子计算和作业的引用。太赫兹光谱是有效的方法来区分不同的分子酰胺组。此外,这也是调查的基础酰胺基的水合作用,等等。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
作者欣然承认金融支持中国的国家自然科学基金资助(21001009和21001009),大多数的国家重点基础研究项目(2011 cb808304),中国国家高科技研发项目(863项目)的大部分(2010 aa03a406)的科研项目和北京市教育委员会和北京自然科学基金(批准号KZ201310028032)。杨港是相应的作者之一。