维生素K3的激发三重态与色氨酸、酪氨酸电子转移氧化反应的激光闪光光解研究

利用时间分辨的激光闪光光解技术研究了乙腈-水混合溶液(1:1,V/V)中2-甲基萘醌(通常称为维生素K3)的激发三重态对色氨酸、酪氨酸的光敏氧化机理.通过瞬态吸收光谱的变化可以推断维生素K3的激发三重态可以与色氨酸、酪氨酸发生电子转移反应,反应形成的维生素K3阴离子自由基的吸收峰可以直接从瞬态吸收谱图中观察到.维生素K3与色氨酸、酪氨酸的电子转移反应的速率分别为1.1×109和0.6×109L·mol-1·s-1.吉布斯自由能(ΔG)的计算结果表明维生素K3的激发三重态与色氨酸、酪氨酸电子转移反应在热力学上是可行的.     

光致噻吨酮与胺类、酚类、醇类的电子转移和氢转移反应

利用激光闪光光解方法研究了一系列胺类、酚类、醇类在脱氧乙腈中猝灭噻吨酮(TX)三重态的反应,得到了相应的瞬态吸收光谱和猝灭速率常数(kq).通过对光谱演变特性的分析,推断出三重态噻吨酮与不含有活泼氢的胺发生了电子转移反应,与含有活泼氢的胺发生了电子-质子转移反应.三重态噻吨酮与酚类、醇类反应中观察到噻吨酮加氢自由基的生成,据此推断出三重态噻吨酮与酚类、醇类发生了氢转移反应.胺类的猝灭速率常数随着反应自由能变(ΔG)的增大而减小,说明电子转移影响了噻吨酮三重态的猝灭.酚类的猝灭速率常数先随ΔG增大而减小,后随酚阳离子的酸性增强逐渐增大,可能是猝灭过程中电子转移影响减弱的同时氢转移影响逐渐增强.醇类的猝灭速率常数随着醇的α-C—H键能的增大而减小,说明α-C—H键能是影响噻吨酮三重态猝灭的关键因素.比较以前研究的胺类、酚类、醇类与三重态呫吨酮(XT)、芴酮(FL)反应的结果可知,由于分子结构差异性的影响,相关的猝灭速率常数按照呫吨酮、噻吨酮、芴酮的顺序逐渐减小.     

四甲基对联苯二胺光敏化聚苯乙烯砜及其模型化合物二苄基砜分解机理的研究

N、N、 N’、N’-四平基对联苯二胺(NTMB)和 3、3’、5、5’-四甲基对联苯二胺(TMB)可以有效地光敏化二苄基砜(DBS)分解和聚苯乙烯砜(PSS)降解。敏化作用是按电子转移机理进行的,电子转移过程可以由NTMB的单重激发态,也可以由三重激发态发生。由三重态电子转移产生的三重态离子自由基对进一步反应生成产物的效率比单重态离子自由基对的效率高10倍。     

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     

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 .     

曙红敏化1-苄基-1,4-二氢吡啶菸酰胺光还原二苯乙二酮的反应

本文研究了曙红敏化NAD(P)H的模型化合物-1-苄基-1,4-二氢吡啶菸酰胺(BNAH)光还原二苯乙二酮的反应机制及光敏剂曙红的激发态行为。用三重态猝灭剂蒽猝灭反应的结果表明,曙红的激发单重态与激发三重态都参与了敏化反应。计算了单重态与三重态反应的量子产率及它们的反应速率常数。从氧化还原电位及激发能的数据可以预计,能量转移敏化不可能反生,而受激发的曙红将电子转移至受体二苯乙二酮这一步则很可能是光敏还原反应的起始过程。     

均相及胶束中酞菁激发态与氨基酸间电子转移

测定了均相水溶液及CTAC胶束体系中酪氨酸、色氨酸与几种磺化酞菁激发单重态及三重态间的电子转移速率,表明CTAC显著促进了电子转移速率;酞菁单重态与氨基酸作用时是作为电子给体,而酞菁三重态与氨基酸作用时是作为电子受体,亦即形成了不同的反应中间体;定量分析表明,酞菁两种激发态(即单重态和三重态)分别与底物作用的这2种过程是相互竞争的,其影响因素不仅包括单重态和三重态寿命,还包括两个过程的电子转移速率及底物浓度;对ZnTSPC,单重态与氨基酸间作用在总的电子转移中起主导地位。     

聚芳香炔铂太阳能电池的制备与性能

设计合成了2种聚芳香炔铂共轭高分子给体(聚合物1, 3)和一种芳香炔铂共轭高分子受体(聚合物2), 并对其光物理特性进行了研究. 聚合物3被激发后, 与聚合物2之间既可以发生激发单重态-单重态的电子转移, 也可以发生激发三重态-三重态的电子转移. 分别对聚芳香炔铂共轭高分子给体和芳香炔铂共轭高分子受体组成的太阳能电池的特性进行了研究. 其弱的光伏特性归因于明显的激发单重态-单重态电子转移过程及此类高分子较低的导电特性. 电致发光实验结果表明, 聚合物3的阳离子自由基主要由其激发三重态决定.     

胶束辅助的酞菁给体-碳纳米管受体超分子自组装及光诱导长寿命电荷分离态

利用十二烷基硫酸钠(SDS)阴离子胶束能够稳定分散单壁碳纳米管(SWCNT)和解聚富集四磺酸锌酞菁(ZnPcS₄)的能力, 组装了ZnPcS₄-SWCNT的电子给体-受体对来模拟光合作用的原初电子转移过程. 用稳态和时间分辨荧光法研究了相应的给体-受体分子间和分子内的光诱导电子转移速率, 用激光闪光光解技术检测了生成的电荷分离态. ZnPcS₄-SWCNT的电子给体-受体组装体在707 nm处出现了基态特征吸收峰, 但是复合体不产生荧光, 这主要归因于有效的分子内光诱导电子转移过程. 瞬态吸收光谱检测到相应的离子对, 动力学衰减结果表明, 电荷分离态的寿命长达42 μs. 这一长寿命电荷分离态的形成, 主要是因为ZnPcS₄是良电子给体(低氧化电位), SWCNT是好的电子受体, 使得三重态电子转移能够发生, 生成三重态电荷分离态.     

香豆素酮类化合物的瞬态研究——Ⅲ.香豆素酮和碘鎓盐间的电子转移

本工作采用激光闪光光解法对香豆素酮类化合物敏化碘鎓盐化合物问题进行了研究。结果表明:碘鎓盐化合物能通过电子转移机理猝灭香豆素酮的激发三重态。工作中还用甲基紫精(PQ²⁺)为模型化物,观察到它也能使香豆素酮的三重态猝灭,同时可看到在位于610nm处的PQ⁺生成。这些结果说明,在发生电子转移的反应中香豆素酮是电子给体,按Weller公式的计算结果也表明它们之间可发生电子转移反应。     

4-硫代尿嘧啶与色氨酸光致电子转移反应研究

RNA与蛋白质相互作用是生物体进行生命活动的基础,光活化核苷酸引发的共价交联是研究其相互作用的有效手段.对其机理的研究有助于理解并调控交联的位点及氨基酸,因此探测关键的中间体来揭示机理很有必要.本工作选择光活化核苷酸4-硫代尿嘧啶（4-TU）和色氨酸（TrpH）为模型体系,通过激光闪光光解技术探测瞬态中间体并由此揭示机理.实验发现4-TU三重态与TrpH发生电子转移反应,瞬态吸收光谱上观察到4-TU^·-及TrpH^·+,以及TrpH^·+脱质子生成的Trp^·.通过测量4-TU三重态衰减动力学得到电子转移反应的速率常数为2.88×10⁹ L·mol^-1·s^-1,并研究了pH值对反应的影响.电子转移驱动力ΔG为-0.15 eV,是能量有利的过程.结果表明电子转移反应是光致共价交联过程中关键的第一步反应,引发了后续的质子转移及自由基交联过程.     

分子光化学贮存太阳能 Ⅲ.双环[2,2,1]-2,5-庚二烯的光诱导电子转移敏化异构化反应

以N,N,N′,N′-四甲基联苯二胺、2,6-二甲氧基萘和2,7-二甲氧基萘为光敏剂,在正己烷溶液中实现了双环[2,2,1]-2,5-庚二烯到四环[2,2,1,0^2,6,0^3,5]庚烷的异构化。测定了反应的量子产率。讨论了反应机理。通过激发态的光敏剂与二烯之间的电子转移反应,形成单重态和三重态处于平衡状态的离子自由基对中间体。处于溶剂笼中的三重态离子自由基对经电子反传,产生激发三重态二烯。最后该激发态二烯经分子内[2+2]环合加成反应异构化为四环烷。     

蒽-对二氰基乙烯基苯激基复合物的形成与能量传递

本文设计合成了三个以不同链长相连接的蒽-对二氰基乙烯基苯(An-DCVB)化合物。利用吸收光谱,荧光光谱,激光闪光光解和单光子计数器等证实An-DCVB受光激发,发生分子内电子转移,生成激基复合物且发现有三重态能量传递,描述了分子内电子转移的主要途径,研究并探讨了An-DCVB的三种不同连接链长对分子构象,激基复合物的形成以及三重态能量传递的影响。     

CH_2CO+CH_2的多通道反应的理论研究

利用密度泛函(DFT)和自然键轨道理论(NBO)及高级电子耦合簇[CCSD(T)]和电子密度拓扑(AIM)方法,对单重态和三重态CH2与CH2CO反应的微观机理进行了研究.在B3LYP/6-311+G(d,p)水平上优化了反应通道各驻点的几何构型.在CCSD(T)/6-311+G(d,p)水平上计算了各物种的单点能量,并对总能量进行了校正.计算表明,单重态CH2与CH2CO的C-H键可发生插入反应,与C=C、C=O可发生加成反应,存在三条反应通道,产物为CO和C2H4,从能量变化和反应速控步骤能垒两方面考虑,反应II更容易发生.对反应通道中的关键点进行了自然键轨道及电子密度拓扑分析.三重态CH2与CH2CO的反应存在三条反应通道,一条是与C-H键的插入反应,另一条是三重态CH2与C=C发生加成反应,产物为CO和三重态C2H4,通道II势垒较低,更容易发生.最后一条涉及双自由基的反应活化能最大,最难发生.     

金属酞菁敏化光还原硝基化合物的反应

本文研究了各种金属酞菁以及带有不同取代基的锌酞菁敏化光还原硝基化合物的反应。确定了光敏还原反应的主要产物是氨基和羟氨基化合物;羟氨基化合物与亚硝基化合物通过暗反应缩合生成偶氮N-氧化物。测定了它们的氧化还原电位和荧光量子产率。从敏化光还原反应的量子产率及荧光猝灭与硝基化合物浓度的依赖关系,计算出各种金属酞菁激发单重态与三重态的敏化效率。受激发金属酞菁将电子转移至硝基化合物是敏化光还原反应的起始过程。电子转移生成离子自由基对后,电荷分离与逆电子转移过程相互竞争。由于自旋选择规则的限制,激发三重态的敏化效率一般比激发单重态的敏化效率高。为了提高敏化光还原反应的效率,除选择三重态产率较高的敏化剂外,改变敏化剂的结构可提高敏化剂激发单重态的敏化效率,从而提高敏化光还原反应的量子产率.     

硅甲基硼烯异构化反应机理研究

用量子化学理论方法研究了硅甲基硼烯(SiH_3B)单重态和三重态异构化反应,计算了有关化合物的电子结构,优化了过渡态构型,讨论了两个反应的控制类型.     

含有二芳基乙烯的新型分子荧光性质的理论研究

采用DFT/TDDFT下的PBE0/6-31G(d)方法研究了由二芳基乙烯DE与荧光基团二萘嵌苯双酰亚胺PBI合成的新型荧光分子的一系列吸收以及发光性质.利用内稟反应坐标(IRC)以及频率分析对三重态副反应过程进行验证,得到相对应的反应路径.计算结果表明,实验中PBI的芳香环修饰有效地降低了跃迁能级差,引起吸收光谱的红移,从而避免副反应发生.使用Rehm-Weller公式对光激发电子转移过程进行热力学评估,以解释在二芳基乙烯为闭环的情况下发生荧光猝灭的原因.     

脉冲辐解研究3,4-亚甲二氧基苯甲醛的亲电性

报道了利用脉冲辐解技术研究3,4-亚甲二氧基苯甲醛亲电子性能的结果. 观测到3,4-亚甲二氧基苯甲醛与底物蒽醌-2-磺酸钠(AQS)之间在pH 7磷酸盐缓冲溶液中的电子转移过程, 检测到 3,4-亚甲二氧基苯甲醛与 3,4-亚甲二氧基苯甲醛之间电子转移反应的瞬态吸收谱, 为电子转移反应中电子给予体与受体之间电子转移的发生提供了直接的原初证据. 测定的3,4-亚甲二氧基苯甲醛的单电子还原电位值为-0.457 V.     

p-硝基氯苯与α氰基乙酸乙酯-α-碳负离子的电子转移反应动力学研究: 非链式的自由基机理

在ρ-硝基氯苯(1)与α-氰基乙酸乙酯-α-碳负离子(2)的反应过程中,测得了反应中间体ρ-硝基氯苯负离子自由基(3)的ESR谱.用ESR场/频联锁技术测定了(3)的ESR吸收强度-时间曲线,当[1]<<[2]时,其结果与连续一级反应动力学相吻合.测得了从2向1的电子转移和3的分解反应速率常数和活化参数.反应产物为α-氰基α-(ρ-硝基苯基)乙酸乙酯和微量的硝基苯.为该反应提出了非链式的电子转移-负离子自由基分解-自由基偶合机理.     

利用ESR技术研究二氢吡喃光敏氧化反应机理

利用自旋捕获 电子顺磁共振技术研究证实了二氢吡喃 (DHP)在乙腈、四氯化碳和正己烷溶剂中 9,10 二氰基蒽 (DCA)或四苯基卟啉 (TPP)敏化的光氧化反应机理 .实验证实 ,在四氯化碳中 ,DCA敏化光氧化反应中的单重态氧 ( 1O2 )反应来自DCA的激发三重态 ,而在乙腈中 ,所发生的单重态氧反应来自超氧负离子基 (O-·2 )与反应底物正离子自由基 (D ·)的电荷重组 (CR) ;TPP敏化光氧化反应 ,在乙腈中有O-·2 的反应 ,它来自单重态氧与底物 (D)的电子转移电荷分离 (CS) ;在反应过程中存在着CR与CS动态平衡