光诱导呫吨酮电子转移和氢转移反应的激光闪光光解研究

用时间分辨激光闪光光解的方法研究了在乙腈溶剂中呫吨酮的激发三重态的性质，并得到了呫吨酮激发三重态和胺类、醇类以及酚类反应的瞬态吸收光谱和猝灭速率常数(kq)．除了苯胺和3-硝基苯胺被认为是能量转移外，呫吨酮和其余胺类的反应随着自由能变的减校lgkq逐渐增大，由此认为发生了电子转移反应．而对于二甲基-对甲苯胺、3,5,N,N-四甲基苯胺、N,N-二甲基苯胺、三乙胺来说，通过瞬态吸收光谱的变化可以知道既有电子转移反应又有氢转移反应发生．呫吨酮和醇类只发生氢转移反应，其猝灭速率常数和醇的?-C?H的键能有关．由     

C60激发三重态被哌嗪猝灭特性研究

本文使用激光诱导瞬态吸收光谱装置,研究了C60激发三重态在乙腈/甲苯混合溶剂中的光物理性质,得到了3C60的激发态寿命、自猝灭速率常数和时间分辩的瞬态吸收光谱.此外,实验中引入了哌嗪作为激发三重态猝灭剂.我们发现哌嗪能有效的猝灭3C60,猝灭速率常数kq接近扩散控制极限.改变混合溶剂的比例,相应的猝灭速率常数值也发生变化,即kq随混合溶剂极性的增加而增加,随溶剂粘度的增加而减小.稳态光解实验反映了反应物向产物转化过程中在紫外-可见波段吸收强度的变化.     

C60激发三重态被哌嗪猝灭特性研究

本文使用激光诱导瞬态吸收光谱装置，研究了C60激发三重态在乙腈／甲苯混合溶剂中的光物理性质，得到了^3C60^#的激发态寿命、自猝灭速率常数和时间分辩的瞬态吸收光谱。此外，实验中引入了哌嗪作为激发三重态猝灭剂，我们发现哌嗪能有效的猝灭^3C60^#，猝灭速率常数kq接近扩散控制极限，改变混合溶剂的比例，相应的猝灭速率常数值也发生变化，即知随混合溶剂极性的增加而增加，随溶剂粘度的增加而减小，稳态光解实验反映了反应物向产物转化过程中在紫外-可见波段吸收强度的变化。     

核黄素与碘离子相互作用的光谱分析

研究了核黄素与I-相互作用的荧光光谱和吸收光谱变化,得出I-可以使核黄素的荧光发生有规律的猝灭,它们之间的相互作用属于动态猝灭机制。根据Stern-Volmer方程,求出了动态猝灭常数Ksv=44.72L.mol-1,荧光猝灭速率常数Kq=6.4×1010L.mol-1.s-1。I-对核黄素荧光的这种动态猝灭引起了吸收光谱的变化,吸收峰从373nm蓝移到了369nm,而443nm处吸收峰却红移到了447nm;并且核黄素的吸收强度随I-浓度的增大不断增强,是由于I-重原子效应的影响,使核黄素分子的自旋角动量与轨函角动量强烈的相互作用,S0→S1的吸收跃迁概率增大而造成的。     

激光引发DNA及多聚核苷酸与SO4.-作用的闪光光谱研究

运用２４８ｎｍ激光光解瞬态吸收光谱研究了ＳＯ４·－与ＤＮＡ及其核苷酸和多聚核苷酸ｐｏｌｙ［Ｇ］、ｐｏｌｙ［Ａ］和ｐｏｌｙ［Ｃ］的相互作用,观察了各体系的作用过程,结果表明,ｐｏｌｙ［Ｇ］、ｐｏｌｙ［Ａ］与ＳＯ４·－发生单电子氧化反应生成嘌呤端基自由基;ｄＣＭＰ与ＳＯ４·－单电子氧化生成阳离子自由基,随后与水反应生成５－羟基－６Ｃ自由基;而ｐｏｌｙ［Ｃ］,ＳＯ４·－先在碱基上加成,生成的加成自由基再从核糖上抽氢生成Ｃ２’－糖自由基;ＤＮＡ与ＳＯ４·－作用生成的主要瞬态产物是鸟嘌呤端基自由基。     

4-四氢喹啉酮的合成及发光性能

对喹吖啶酮结构改造合成了新型结构荧光体4-四氢喹啉酮,对其吸收光谱及荧光光谱进行了研究,发现该化合物的吸收峰及荧光发射峰随溶剂极性的增加而不断红移,表明荧光来源于分子内激发态电荷转移发光.该化合物在固态即显示荧光,表明经结构改造后,消除了喹吖啶酮类的固态荧光猝灭效应.4-四氢喹啉酮结构简单,易于合成和结构修饰.这对于寻找新的主体荧光发射材料具有重大意义.     

停流荧光法研究牛血清白蛋白和叶酸反应动力学

叶酸属于B族维生素,作为生物体内转移一碳单位酶系中的辅酶,与其他维生素相互作用,共同维持体内红细胞的稳定,对氨基酸之间的转化、细胞的分裂生长,蛋白质合成的反应都有重要意义。药物半衰期、峰浓度和反应速度常数是研究药代动力学的重要参数,实验运用荧光分光光度计和停流光谱分析仪研究了仿生环境下牛血清白蛋白和叶酸反应的动力学参数,为叶酸相关的药物代谢参数提供参考。结果表明：利用Stern-Volmer方程处理荧光猝灭实验数据,得到25, 30和37 ℃下叶酸对牛血清白蛋白内源荧光的静态猝灭常数分别为2.455×1010,4.900×1010和6.427×1010 L·mol-1·s-1;动力学反应速率常数的计算结果表明不同温度、pH值和缓冲介质下BSA和叶酸反应的速率常数都大于100 mol·L-1·s-1,阐明了BSA与叶酸之间的猝灭机理是通过形成复合物的静态猝灭过程;生理温度下,牛血清白蛋白浓度与其初始浓度满足二级反应公式,相关系数为0.998 7,药代半衰期t_1/2为0.059 s;反应的表观速率常数随着叶酸浓度的增加呈线性增加趋势,且叶酸催化牛血清白蛋白荧光猝灭的速率常数k_cat=3.174×105 mol·L-1·s-1。此外还测定了不同缓冲介质下牛血清白蛋白与叶酸相互作用的表观速率常数和反应速率常数,以此来探讨生理介质对于二者反应的影响,为确定临床用药方案、预测药物的疗效和毒性以及合理用药有着重要意义。     

瞬态吸收光谱茜素超快动力学研究

激发态质子转移是光物理学、光化学和光生物过程中最基本的化学反应之一。激发态分子内质子转移(excited-state intramolecular proton transfer, ESIPT)通常是指有机分子受到激发,到达激发态后,质子在激发态势能面上从质子供体基团转移到质子受体基团并形成含有分子内氢键多元环的过程, 一般发生在亚皮秒量级。质子转移可应用于有机发光二极管、荧光探针等领域。茜素,即1,2-二羟基蒽醌,可从茜草根部提取,具有与醌类衍生物相似的结构,常用于染料、染色剂和药物等。近年来,发现茜素分子具有质子转移特性,可用来制备新型“绿色”染料敏化电池。利用稳态吸收、稳态荧光和飞秒瞬态吸收光谱技术以及第一性原理理论计算对溶于乙醇溶液的茜素分子的质子转移过程进行了研究和分析。稳态吸收和稳态荧光研究结果表明: 在基态时,茜素分子的正常构型9,10-酮处于稳定状态,容易发生跃迁;在激发态时,茜素分子的互变异构体构型1,10-酮处于稳定状态,容易产生荧光发射。飞秒瞬态吸收光谱测量使用的激光的激发波长为370 nm。测得的瞬态吸收光谱在430 nm附近存在茜素的基态漂白信号。通过使用全局拟合方法对瞬态吸收光谱进行分析研究发现：茜素正常构型9,10-酮的激发态分子内质子转移时间为110.5 fs,茜素互变异构体构型1,10-酮分子内振动弛豫时间为30.7 ps,茜素互变异构体构型1,10-酮荧光寿命为131.7 ps。通过使用单波长动力学拟合的方法对瞬态吸收光谱进行分析发现：发生质子转移的时间尺度与运用全局拟合方法得出的结果基本一致;茜素分子的正常构型9,10-酮分子在110.5 fs的时间尺度内处于快速减少的趋势,而茜素分子的互变异构体构型1,10-酮分子在这一时间尺度内处于快速上升的趋势。当延迟时间增大时,茜素分子的互变异构体构型1,10-酮分子又呈现缓慢衰减的趋势。     

异烟肼与超氧化物歧化酶相互作用的光谱

利用紫外吸收光谱法和荧光光谱法研究了异烟肼(NH)与铜锌超氧化物歧化酶(Cu-ZnSOD)的结合作用。结果表明,NH与Cu-ZnSOD的结合行为使Cu-ZnSOD的内源荧光猝灭。通过猝灭常数、结合常数和结合位点的计算,证明荧光猝灭机理符合静态机制;NH和Cu-ZnSOD形成了1∶1稳定复合物,且复合物的形成不影响酶的活力。NH本身具有一定的超氧负离子清除能力。考察不同温度下的猝灭作用,进一步证实结合作用主要受范德华力和氢键驱动。     

噻吨酮光物理和光化学行为对溶剂的依赖性（英文）

本文利用纳秒瞬态吸收光谱技术,在不同溶剂中,研究了噻吨酮的光物理和光化学行为.TX的激发三重态(~3TX~*)涉及2种电子态,~3nπ~*和~3ππ~*态.随着溶剂极性的增强,~3ππ~*态的贡献加大.在CH_3CN,CH_3CN/CH_3OH(1:1)和CH_3CN/H_2O(1:1)溶剂中,~3TX~*的自猝灭速率常数k_(sq)逐渐减小.这可能由于通过氢键形成的激基复合物阻碍了~3TX~*的碰撞猝灭.二苯胺通过电子转移还原~3TX~*,生成TX~(·-)阴离子和DPA~(·+)阳离子自由基.溶剂对该转移过程的影响不明显,表明TX的~3nπ~*和~3ππ~*态夺取电子的能力相近.然而,溶剂的依赖性在TX~(·-)的猝灭过程中表现明显.在强酸性条件下(pH=3.0),质子化的TX和非质子化的TX之间存在着动态平衡.在激发光作用下,生成~3TXH~(+*),光谱上呈现出520 nm处的吸收峰.     

取代基对2-(2-羟基苯基)苯并噻唑分子内氢键及质子转移的影响:密度泛函理论研究

运用密度泛函(DFT)和含时密度泛函(TD DFT)理论方法研究了在2-(2-羟基苯基)苯并噻唑(HBT)苯环羟基的邻位或对位分别引入羟基和醛基后的衍生物分子内质子转移过程,考察了取代基的电子效应及取代位置对分子内氢键和质子转移反应的影响,模拟计算了各分子的IR振动光谱和电子光谱.研究发现,HBT及其衍生物分子可以形成分子内氢键,且激发态时氢键增强.基态时以醇式构型稳定存在,激发态时酮式结构为优势构象.分子的最大吸收峰和发射峰主要源于电子从前线分子轨道HOMO到LUMO之间的跃迁.基态分子内质子转移需要越过较高的能垒因而难以发生,而激发态时只需越过较低能垒就很容易发生激发态分子内质子转移.取代基的电子效应和取代位置对HBT分子氢键强度、互变异构体的相对稳定性、电子光谱及质子转移反应的能垒均有一定影响.     

黄芩素激发态分子内质子转移耦合电荷转移反应的实验和理论研究

通过稳态光谱实验和量子化学计算相结合,研究了黄芩素激发态质子转移耦合电荷转移的反应. 实验和计算中S₁态吸收峰的缺失表明S₁态是暗态. S₁暗态导致在实验中观察不到黄芩素在乙醇溶液中的荧光峰,且固体的荧光峰很弱. 黄芩素分子的前线分子轨道和电荷差异密度表明S₁态是电荷转移态,然而S₂态是局域激发态. 计算的黄芩素分子的势能曲线在激发态只有一个稳定点,这表明了黄芩素激发态分子内质子转移的过程是一个无     

A Combined Experimental and DFT-TDDFT Study of the Excited-State Intramolecular Proton Transfer (ESIPT) of 2-(2′-Hydroxyphenyl) Imidazole Derivatives

We report a combined experimental and computational study of the effect of electron donor and acceptor groups on the excited state intramolecular proton transfer of 2-(2′-hydroxyphenyl) imidazole derivatives in solvents of different polarities. The changes in fluorescence properties, electronic transitions and energy levels are analyzed and discussed. The study was complemented using the Density Functional Theory (DFT)-Time Dependent DFT [B3LYP/6-31G(d)] computations. The calculated absorption and emission spectra of the imidazole derivatives are in good agreement with the experiments, thus allowing an assignment of the UV–vis spectra.     

吩噻嗪衍生物的分子内电荷转移激发态的特性

合成了一系列的N-10位取代的吩噻嗪给体受体化合物,这些受体包括苯、苯甲醚、吡啶、萘、苯乙酮和苯乙腈.研究了不同极性溶剂中这些化合物的分子内的光诱导电荷转移现象.稳态荧光的溶剂化效应和较大的Stokes位移清楚表明,仅仅后四种吩噻嗪衍生物的激发态存在着分子内的电荷转移,而苯和苯甲醚取代吩噻嗪因为受体部分氧化电势低,所以不具有这种特性.修正过的Lippert-Mataga公式被用来分析Stokes位移值,从而获得激发态偶极矩.较大的激发态偶极矩说明在激发态时这四种给体受体化合物体系内发生了完全的电子转移.氧化还原电势的数据表明基态时这四种衍生物给体受体部分的作用比较弱.分析荧光光谱获得的结果说明伴随着电荷转移这四种衍生物的激发态构型变化比较小,给体和受体间的扭转角在电荷转移后的激发态与在基态时相似.     

The effect of benzo‐annelation on intermolecular hydrogen bond and proton transfer of 2‐methyl‐3‐hydroxy‐4(1H)‐quinolone in methanol: A TD‐DFT study

Excited‐state intermolecular or intramolecular proton transfer (ESIPT) reaction has important potential applications in biological probes. In this paper, the effect of benzo‐annelation on intermolecular hydrogen bond and proton transfer reaction of the 2‐methyl‐3‐hydroxy‐4(1H)‐quinolone (MQ) dye in methanol solvent is investigated by the density functional theory and time‐dependent density functional theory approaches. Both the primary structure parameters and infrared vibrational spectra analysis of MQ and its benzo‐analogue 2‐methyl‐3‐hydroxy‐4(1H)‐benzo‐quinolone (MBQ) show that the intermolecular hydrogen bond O₁―H₂?O₃ significantly strengthens in the excited state, whereas another intermolecular hydrogen bond O₃―H₄?O₅ weakens slightly. Simulated electron absorption and fluorescence spectra are agreement with the experimental data. The noncovalent interaction analysis displays that the intermolecular hydrogen bonds of MQ are obviously stronger than that of MBQ. Additionally, the energy profile analysis via the proton transfer reaction pathway illustrates that the ESIPT reaction of MBQ is relatively harder than that of MQ. Therefore, the effect of benzo‐annelation of the MQ dye weakens the intermolecular hydrogen bond and relatively inhibits the proton transfer reaction.     

Investigation on fluorescence quenching of dyes by graphite oxide and graphene

Rhodamine B (Rh B), eosin (E) and methylene blue (MB) were used as a probe to investigate the molecular structure and charge of the dyes on the sensitized efficiency of graphite oxide (GO) and graphene (G). The structure of the prepared GO and G were characterized by X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM), respectively. To study the electron transfer between dyes and GO or G, UV-vis absorption spectra (UV-vis), steady state fluorescence spectra (FL) and time resolved fluorescence spectra have been determined. It has been found that the electron transfer from the excited dyes to G was more efficient than to GO, and the transfer from excited MB to G was easier than to Rh B and E, because of the different electrostatic attraction between the dye and G.     

溶剂极性对1，5-二羟基蒽醌分子双质子转移过程的影响

具有激发态分子内双质子转移特性的分子在荧光传感器、激光材料、生物分子探针等领域具有广泛的应用. 羟基蒽醌作为蒽醌类化合物是自然界中广泛存在且具有质子转移特性的次级代谢物,其衍生物已被广泛研究并成功应用于染料、免疫增强和抗癌药物. 近年来,1,5-二羟基蒽醌(1,5-DHAQ)作为一种具有两个分子内氢键的羟基蒽醌衍生物受到了广泛的关注. 本文采用飞秒瞬态吸收光谱结合含时密度泛函理论方法研究了溶剂极性对1,5-DHAQ分子激发态分子内双质子转移过程的影响. 1,5-DHAQ分子在甲苯、四氢呋喃和乙腈溶剂中的稳态荧光光谱表明,溶剂极性的改变对1,5-DHAQ的荧光峰位置产生了影响. 瞬态吸收光谱表明,溶剂极性的增大加快了质子转移的速率. 超快动力学拟合结果表明,溶剂极性的增大有助于加快1,5-DHAQ分子中的激发态分子内双质子转移过程. 此外,通过理论计算得到的势能曲线分析表明质子转移的能垒随着溶剂极性的增加而逐渐减小,从而促进1,5-DHAQ分子激发态分子内双质子转移过程的发生,这进一步验证和解释了实验结果. 本工作有助于开发和合成更稳定、高效的羟基蒽醌衍生物.     

DFT and TD-DFT study on structure and properties of organic dye sensitizer TA-St-CA

The geometry, electronic structure, polarizability and hyperpolarizability of organic dye sensitizer TA-St-CA, which contains a π-conjugated oligo-phenylenevinylene unit with an electron donor–acceptor moiety, was studied using density functional theory (DFT), and the electronic absorption spectrum was investigated via time-dependent DFT (TD-DFT) with several hybrid functionals. The calculated geometry indicates that the strong conjugated effects are formed in the dye. The TD-DFT results show that the hybrid functional PBE1PBE and MPW1PW91 are more suitable than B3LYP for calculating electronic absorption spectra. The features of electronic absorption spectra were assigned on account of the qualitative agreement between the experiment and the calculations. The absorption bands in visible and near-UV region are related to photoinduced electron transfer processes, and the diphenylaniline group is major chromophore that contributed to the sensitization, and the interfacial electron transfer are electron injection processes from the excited dyes to the semiconductor conduction band. Compared with the similar dye D5, the good performance of TA-St-CA in dye-sensitized solar cells may be resulted from the higher energy level of the lowest unoccupied molecular orbital and the larger oscillator strengths for the most excited states with intramolecular electron transfer character.