C60富勒醇、C70富勒醇的激光光解研究

在248 nm激光作用下,与通常富勒烯衍生物(如C60(C4H6O),C60(C3H7N),C60[C(COOEt)2]x)在溶液中光解常产生激发三重态不同,富勒烯水溶性衍生物C60(C70)富勒醇[C60(OH)n,C70(OH)m],能被248 nm激光单光子电离.以KI溶液为参照,在室温下(大约15℃)测出其水合电子的量子产额(Φe-)分别为0.08,0.11.通过激光光解与SO4ˉ的氧化,确定了C60富勒醇阳离子自由基或中性自由基的存在并且观察到C70富勒醇阳离子自由基的瞬态吸收峰.     

褪黑激素的瞬态产物及其性质

利用纳秒级激光光解瞬态吸收光谱装置, 研究了褪黑激素(melatonin, ML)的光物理和光化学性质. 在266 nm激光的作用下, ML可被激发产生激发三重态(³ ML*), 又可光电离生成水合电子和阳离子自由基(ML^·+); 并对SO^·-₄, 核黄素(riboflavin, RF)激发三重态与ML间的电荷转移反应进行了研究, 测得了反应速率常数分别为8.0×10⁹和1.4×10⁹ L·mol^-1·s^-1; 同时还研究了ML清除ABTS阳离子自由基(ABTS·+)的能力, 并与其它抗氧化剂进行了比较.     

2-蒽醌磺酸三重态与高聚鸟嘌呤核苷酸相互作用的激光光解

利用248 nm(KrF)激光光解技术研究了乙腈-水(97︰3)溶液中2-蒽醌磺酸激发三重态电子转移光氧化高聚鸟嘌呤核苷酸的原初过程.直接检测了上述电子转移氧化反应生成的阴阳离子自由基对的瞬态吸收光谱,分别获取了各自的表观反应速率常数,协同反应的自由能变化,阐明了电子转移反应的三重态机理.     

4-n-壬基酚的激光闪光光解和紫外光降解

采用266nm激光闪光光解瞬态吸收光谱和254nm紫外光降解,研究了乙腈及乙腈-水混合溶液中4-n-壬基酚（4-n-NP）的各种光解行为,考察了不同物理化学体系对4-n-NP光解行为的影响规律.实验发现,在266nm激光闪光光解下,4-n-NP既发生光电离又发生光激发,获得了4-n-NP光电离生成的阳离子自由基,以及光激发生成的激发三重态的瞬态特征吸收谱.由S2O82-光分解产生的SO4·-可快速氧化4-n-NP,测得反应速率常数为2.85×109M-1s-1,判定4-n-NP阳离子自由基在pH高于2.2条件下会转变成脱质子中性自由基.研究发现,使用254nm紫外光直接降解4-n-NP比较困难,UV结合添加H2O2可提高其降解效率,UV结合添加K2S2O8可极大提高4-n-NP降解效率,3.5min的光照即可使1×10-4M的4-n-NP完全降解.本文就4-n-NP在各种条件下的光解机理进行了探讨,为此类具有生物激素效应的非离子表面活性剂光降解奠定了基础.     

富勒烯瞬态粒子的脉冲辐解和激光光解研究

C_60和C_7激发三重态产生于激光的直接激发,或经由溶剂激发分子向C_60和C_70的能量转移.C_60阳离子自由基既产生于CCl_4阳离子自由基向C_6.的空穴转移,又产生于C_60激发三重态向CCl_4的电子转移.C_60和C_70经由2种不同机理与三氯甲基或二氯甲基自由基生成加成自由基     

水杨酸的光电离和光激发机理

水杨酸(SA)是阿司匹林的主要有效成分,具有多种医疗疗效如美容和抗癌作用.本研究运用激光闪光光解瞬态吸收技术,考察了在266 nm激光的激励条件下水杨酸的光物理和光化学行为.实验结果表明,在266 nm的激光作用下SA可发生单光子电离,量子产率为0.21,光致电离效率较高.在细胞含氧体系中,由SA光电离生成的水合电子易与O2结合生成超氧阴离子自由基,可杀灭癌细胞.SA光电离产生的阳离子自由基可以脱质子生成中性自由基,测得其pKa是2.95.用SO-4誗0自由基氧化SA,获得了具有390 nm特征吸收的SA+誗,测得SO-4誗0氧化SA的反应速率常数为2.28×109 L.mol-1.s-1,进一步验证了SA光电离反应机理.同时发现SA可能受266nm激光激发生成激发三线态(3SA*),转而有可能生成单线态氧(1O2*).这些结果为水杨酸作为一种潜在的抗肿瘤药物提供了依据.     

芳香氨基酸光敏化瞬态产物的光谱学及动力学表征

运用KrF激光闪光光解瞬态吸收光谱 ,以丙酮为光敏剂 ,研究了水溶液中芳香氨基酸的光化学反应 .通过动力学分析和猝灭实验 ,鉴别了光化学反应过程中的瞬态产物 ,获取了激发三重态的瞬态吸收光谱及动力学参数 .在丙酮存在下 ,色氨酸(Trp)和酪氨酸 (Tyr)的水溶液光解 ,分别观察到Trp激发三重态、N中心色氨酸自由基 (Trp/N·)和酪氨酸的酚氧自由基 (Tyr/O·) ,阐述了二者是丙酮三重态与Trp ,Tyr分别通过三重态 三重态 (T T)激发能转移和电子转移生成 ;苯丙氨酸 (Phe)不能与丙酮三重态进行激发能转移和电子转移 .进一步 ,在色氨酰酪氨酸 (Trp Tyr)敏化光解过程中 ,观察到分子内的电子转移 ,即Trp/N· Tyr→Trp Tyr/O·自由基的生成过程 .     

不同极性溶剂中2-蒽醌磺酸钠三重态特征瞬态吸收谱及动力学研究

利用纳秒级激光光解瞬态吸收光谱装置－248nm(KrF）激光光解研究了水和乙腈溶液中2－蒽醌磺酸钠激发三重态的瞬态吸收光谱。水溶液中纯将的AQS激发三重态的特征吸收在580nm处；确定了AQS激发三重态的特征吸收普形、范围在水和乙腈溶液中的相似性；2－蒽醌磺酸钠激发三重态的半衰期在乙腈中为10.7μs，在水中却为为0.5μs；测定了2－蒽醌磺酸钠激发三重态衰减动力学参数。     

丙酮三重态与含芳香氨基酸肽的物理化学过程

用激光闪光光解瞬态吸收光谱研究了水溶液中含芳香氨基酸残基肽的光敏化反应过程.结果表明,在丙酮存在的含色氨酸残基肽(Trp-Gly,n-f-Met-Trp,Trp-Phe)体系的光解,丙酮三重态与Trp分别通过三重态-三重态(T-T)激发能转移和电子转移生成Trp激发三重态和N中心自由基(Trp/N^·);丙酮三重态仅与含酪氨酸残基肽(Phe-Tyr)通过电子转移生成Tyr酚氧自由基(Tyr/O^·).在色氨酰酪氨酸(Trp-Tyr)与丙酮的光解体系中,观察到分子内的电子转移,即由Trp/N^·-Tyr→Trp-Tyr/O^·自由基的生成过程     

DNA碱基激光光解的新颖瞬态产物

本文报道了利用纳秒级激光光解瞬态吸收光谱技术研究DNA碱基光解和光敏作用的结果:发现了胸腺嘧啶的一个新激发三重态和胸腺嘧啶羟基加合物自由基的生成;首次观察到胞嘧啶及其衍生物胞嘧啶核苷、脱氧胞嘧啶核苷酸的激发三重态光吸收谱;确证了鸟嘌呤核苷的激发三重态,其pK_a值为8.7;并研究了上述瞬态产物的动态演变过程,总结了其反应机理。     

亚油酸与核黄素或FAD激发态之间电荷转移的直接证据

根据荧光显微镜方法,我们首次发现核黄素(维生素B2)主要分布在细胞核的膜上和核的内部,故核黄素光敏化与辐射化的靶位置主要集中在细胞核内;当核黄素的浓度较大时,细胞膜上也有药物的分布,即在高浓度时,细胞膜也是光敏化与辐射敏化的作用位点一。应用308nn激光光解时间分辨吸收方法,以亚油酸作为脂质的模型化合物,研究了亚油酸与核黄素和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的激发三重态之间的电荷转移过程,首次给出了电荷转移的直接证据。     

甲基萘醌光敏化单电子氧化多聚鸟苷酸的动态研究

用248 nm激光光解瞬态吸收光谱研究了乙腈-水混合溶液中甲基萘醌(MQ)激发三重态(3MQ^*)单电子氧化多聚鸟苷酸(polyG)的原初过程, 应用解析瞬态吸收谱方法分别获取了MQ阴离子自由基(MQ^-·)及polyG阳离子自由基(polyG^+·)的瞬态吸收谱, 进而分别测定了MQ^-·及polyG^+·的生成速率常数及3MQ^*的衰减速率常数. 结果表明, 3MQ^*与polyG的反应速率常数非常接近于3MQ^*与dGMP反应的速率常数.     

TX-100胶束中光解萘醌自由基的电子自旋极化研究

利用高时间分辨的电子自旋共振波谱仪(TRESR),研究了含有不同表面活性剂溶液中光解萘醌自由基CIDEP。在乙二醇溶剂中,在308nm的紫外激光照射下得到三重态机理极化的中性萘半醌自由基和以碳为中心的自由基R^.(OH)~2的信号,在表面活性剂TX-100的胶束中,得到萘醌阴离子自由基信号,并用萘醌分子与TX-100胶束间的电子转移进行解释。     

C60-地塞米松的激光激发

利用激光光解装置检测了C60-地塞米松(C60-DE)的苯溶液在355 nm激光照射下产生的激发三重态, 3C60-DE*出现四个吸收峰, 分别位于700、440、350 和310 nm. 在330 nm处观察到了它的漂白吸收最大值, 这与其基态吸收最大值相对应. 3C60-DE*能够将能量转移给O2分子而淬灭. 与3C60*相比, 3C60-DE*的三重态鄄三重态(T-T)淬灭速率常数减小(3C60*为(5.03±1.31)×109 L·mol-1·s-1, 3C60-DE*为(3.53±0.87)×109 L·mol-1·s-1), 而寿命增加了(3C60*为(12.0±2.6) μs, 3C60-DE*为(18.0±3.3) μs), 这可能是C60分子上连接了地塞米松分子后减小了C60球之间碰撞的几率所致.     

1,2-和1,4-萘醌248 nm激光光解的瞬态吸收光谱研究

利用纳秒级激光光解动态吸收光谱装置,研究了1,2-和1,4-萘醌中性水溶液的瞬态吸收光谱.发现1,2-萘醌及1,4-萘醌被光电离后形成的阳离子自由基在380nm均有最大吸收,但1,4-萘醌阳离子自由基在衰变过程中又形成了两种新的活性粒子,它们的最大吸收分别位于410和580nm,分析表明:410nm属于1,4-萘醌脱氢自由基的吸收,而580nm很可能归属由于电子转移而形成的瞬态产物.进一步研究发现,1,2-萘醌在中性水溶液中能被248nm激光单光子电离.     

烷烃类分子对NCO(A2∑+)自由基的猝灭

采用激光光解-激光诱导荧光(LP-LIF)的方法,用266 nm激光光解CHBr3分子产生CH自由基,再与N2O继续反应作为NCO自由基的产生源,用438.6 nm激光将电子基态X2∏i(0010)的NCO激励到激发态A2∑+(00°0)上,通过检测激发态NCO时间分辨荧光信号,测得室温(298 K)下NCO(A2∑+)被烷烃类分子猝灭的实验结果,获得了A2∑+(00°0)态猝灭速率常数.实验发现,随着烷烃分子中C-H键数增加,其猝灭截面也近线性增加,但随着分子体积增大,这种增加趋缓.     

HCF(~1A'''')+SO_2反应的动力学研究

用激光光解-激光诱导荧光方法研究了室温下(T=293K)HCF(X%A′)自由基与SO2分子的反应动力学.实验中1HCF(X%A′)自由基是由213nm激光光解HCFBr2产生的,用激光诱导荧光(LIF)检测HCF(X%A′)自由基的相对浓度随着11反应时间的变化,得到此反应的二级反应速率常数为:k=(1.81±0.15)×10-12cm3?molecule-1?s-1,体系总压为1862Pa.高精度理论计算表明,HCF(X%A′)和SO2分子反应的机理是典型的加成-消除反应.我们运用RRKM-TST理论计算了1此二级反应速率常数的温度效应和压力效应,计算结果和室温下测定的二级反应速率常数符合得较好.     

新一类抗肿瘤药物N-糖苷类化合物的光化学活性

N-糖苷类化合物以其无毒和高效抗肿瘤活性而成为当今研究的热点．本研究应用时间分辨激光光解技术,详细研究了N-（α-D-吡喃型葡萄糖苷）水杨酰肼（N-（α-D—glucopyranoside）salicyloyl hydrazine,NGSH）在激光脉冲的作用下所产生的各种瞬态物种的行为．结果表明,在266nm的激光作用下,NGSH可发生单光子电离,其量子产率为0．02,光致电离效率较高,在细胞的含氧体系中,水合电子很容易跟O2结合生成超氧阴离子自由基和单线态氧,这二者是杀灭肿瘤细胞最强的活性物质．NGSH光电离产生的阳离子自由基可以脱去质子生成中性自由基,其pKa4．02,NGSH^＋的衰减速率常数为2．55×10^9dm^3·mol^-1·S^-1．用SO4ˉ自由基氧化NGSH,得到NGSH^＋的生成速率常数为k=1．76×10^-9 dm3·mol^-1·S^-1,进一步验证了光电离结果．     

牛血清白蛋白的光损伤和光氧化机理

运用激光闪光光解瞬态吸收技术, 在266 nm激光激励下, 研究了牛血清白蛋白(BSA)光损伤和被SO4-·单电子氧化的反应机理, 表征了反应过程中生成的自由基. 结果表明, 在266 nm激光照射下, BSA可同时发生光电离和光激发, 生成色氨酸阳离子自由基(Trp/NH+·), 由Trp/NH+·快速脱质子形成的色氨酸中性自由基(Trp/N·)及色氨酸三重激发态(3Trp*), 3Trp*再与酪氨酸(Tyr)发生分子内电子转移生成酪氨酸中性自由基(Tyr/O·). 在SO4-·单电子氧化的反应中, 借助减谱技术, 求得BSA中Tyr和色氨酸(Trp)自由基的表观生成速率常数, 但未发现分子内电子转移现象, 阐明了SO4-·自由基是通过与BSA中的Tyr和Trp发生电子转移反应来氧化BSA的, SO4-·氧化BSA的反应速率常数为1.51×10¹⁰ L·mol^-1·s^-1, 从而为进一步研究血清白蛋白的氧化还原代谢过程提供理论基础.     

266 nm激光光解C2H5SSC2H5产物的激光诱导荧光光谱

有机硫化物是大气主要污染物之一,其在大气中的光解产物还将造成二次污染,除了存在于有机硫化物中, S―S键还存在于胱氨酸等蛋白质中, S―S键的形成和断裂决定该类蛋白质的活性.本工作中,我们研究了用实验室常见的Nd:YAG激光器的四倍频266 nm激光光解C₂H₅SSC₂H₅过程,通过激光诱导荧光(LIF)光谱方法检测乙硫自由基C₂H₅S等光解产物.实验表明266 nm激光主要光解C₂H₅SSC₂H₅的S―S键产生C₂H₅S自由基.本文应用密度泛函理论的Becke3-Lee-Yang-Parr泛函(B3LYP方法)得到C₂H₅SSC₂H₅的S―S键、C―S键和C―C键的解离势能曲线,可知在266 nm光解条件下, C₂H₅SSC₂H₅在基态能够发生S―S键、C―S键解离, C―C键不发生解离.本文采用全活化空间自洽场(CASSCF)方法优化得到态和态的C₂H₅S自由基结构及其跃迁的绝热激发能,以辅助解析实验检测的C₂H₅S自由基的LIF光谱.实验结合理论计算最终得出,本实验266 nm光解条件下, C₂H₅SSC₂H₅主要发生S―S键解离,不排除少量分子发生C―S键解离的可能性.