生物体系中电子转移机理的研究Ⅱ: 分子间电子转移及 电子供、受体间不同基 团的影响

利用自编程序MOPAC-ET中AM1方法,及KT(Koopman'sTheorem)法,研究了二苯负离子体系的分子间电子转移现象,计算了其电子供、受体在不同距离下的V~A~B及它们之间的相关性,另外,还对两苯环间不同介入基团对电子转移的影响做了初步研究,发现不同的介入基团存在着较大的差异。     

假正交电子定域态间电子转移矩阵元的计算

本文介绍了假正交电子定域态间电子转移矩阵元的计算。     

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。     

电子转移的外电场效应──苯分子与苯正离子自由基间电子转移的从头算研究

基于半经典电子转移理论,结合量子化学计算,在HF/DZP水平上,研究外电场作用下平行的苯分子-苯正离子自由基体系(C₆H₄)₂⁺的分子内电子转移问题.在给体和受体几何构型优化的基础上,用线性反应坐标确定电子转移过渡态,分别用两态变分方法和基于Koopmans定理的分子轨道跃迁能方法计算电子转移矩阵元V_AB,讨论了V_AB对给体和受体中心距d的指数衰减关系.取中心距为0.6nm,研究了外电场对反应热的影响,计算得到在不同外电场强度下分子内气相电子转移的速率常数k.     

肽链体系中的长程电子转移: 酪氨酸与色氨酸间电子转移的理论研究

用电子转移的半经典模型和量子化学半经验方法对色氨酸-酪氨酸二肽体系进行电子转移动力学参数计算.用AM1方法分别优化给体、受体和桥体几何构型,用线性反应坐标的构造了给体和受体分子间电子转移的双势阱,得到两透热势能面交叉处的反应坐标为R=(约等于)0.10,并确定了反应的内重组能及反应热.对色氨酰酪氨酸和酪氨酰色氨酸体系进行闭壳层HF自洽场计算,按Koopmans定理计算体系分子轨道分裂能值A(三角形),在R约为0处发现了A(三角形)的极小值,从而获得色氨酰酪氨酸及酪氨酰色氨酸体系分子内电子转移的电子转移矩阵元V~D~A分别为0.96kJ.mol^-^1和0.87kJ.mol^-^1.采用Marcus双球模型估算反应的溶剂重组能为64.60kJ.mol^-^1。     

香豆素衍生物与碘鎓盐间的光诱导电子转移研究

研究了3种碘鎓盐对3种香豆素荧光的猝灭,发现猝灭曲线符合Stern-Volmer方程,并且猝灭过程受扩散控制.研究证实了猝灭的机理是由于发生了光诱导电子转移.通过香豆素衍生物-碘鎓盐体系能在光照下引发甲基丙烯酸甲酯单体的聚合进一步证实了这种机理.尽管香豆素有较强的分子内电荷转移倾向,但由于碘鎓盐阳离子很强的拉电子能力,它们间还是能发生快速的电子转移.     

曙红酯与紫精的分子内及分子间的电子转移

合成了以—(CH_2)_1O.—相连的曙红和丁基紫精的二元化合物,运用吸收光谱,荧光光谱及荧光寿命,研究了分子间及分子内的光致电子转移过程,及加入β-环糊精或糖淀粉对二元化合物体系的影响.结果表明:分子内比分子间的作用显著增强,加入环糊精或糖淀粉后,其与二元化合物形成包结络合物,使电子转移的过程得到改变.     

富电子芳烃的电子转移光氧化反应

9,10-二氰蒽(DCA)敏化的烯烃和某些小环化合物的电子转移光氧化反应近年来研究很活跃。在芳烃光氧化方面,单重态氧反应限于多环芳烃和高度富电子的苯衍生物。一般烷基苯和富电子程度较小的芳烃,对~1O_2为隋性。因而电子转移历程为芳烃光氧化反应提供了新途径。但迄今芳烃的电子转移光氧化仍研究较少,历程看法也存在分歧。本文报道DCA和四氯对苯二醌(TCBQ)敏化的邻、间、对二甲苯(1,2,3),对-甲氧基     

酶电极电子转移途径的研究进展

酶的活性中心与电极表面的电子转移直接影响酶电极的性能和特征。自1962年第一个酶电极报道以来,科学家们不断探索新的方式实现酶与电极间电子转移并取得了较大的进展,使生物传感器由第一代依靠氧与葡萄糖氧化酶中的活性中心反应测量氧的消耗为原理,发展到第三代实现酶的活性中心与电极表面之间的直接电子转移,即所谓的"无试剂电化学生物传感器"。然而,探究酶电极内在电子转移机理以及设计能够满足不同应用要求并适合大规模量产、价格合适的酶电极仍然是研究的热点。本文综述了主要的电子转移方式以及相应的优缺点,以及笔者团队开发的使用氧化还原聚合物实现电子转移的方法,并对其应用前景进行展望。     

酶电极电子转移的途径及研究进展

酶的活性中心与电极表面的电子转移直接影响酶电极的性能和特征。自1962年第一个酶电极报道以来,科学家们不断探索新的方式实现酶与电极间电子转移并取得了较大的进展,使生物传感器由第一代依靠氧与葡萄糖氧化酶中的活性中心反应测量氧的消耗为原理,发展到第三代实现酶的活性中心与电极表面之间的直接电子转移,即所谓的"无试剂电化学生物传感器"。然而,探究酶电极内在电子转移机理以及设计能够满足不同应用要求并适合大规模量产、价格合适的酶电极仍然是研究的热点。本文综述了主要的电子转移方式以及相应的优缺点,以及笔者团队开发的使用氧化还原聚合物实现电子转移的方法,并对其应用前景进行展望。     

电子转移光氧化反应在有机合成中的应用

电子转移光氧化反应与光敏化的单重态氧反应是光氧化反应的两个最重要的组成部分。电子转移光氧化是随着光诱导电子转移反应研究的广泛开展而得以迅速发展的。近年来,与光诱导电子转移反应有密切关联的过渡金属配合物的可见光催化反应也已成为研究热点。一些过渡金属配合物催化的电子转移光氧化反应也已出现。本文根据电子转移光氧化反应的不同机理,对这些反应进行分类,介绍了不同类型的电子转移敏化剂（包括氰基芳烃类光敏剂、鎓盐类阳离子光敏剂、过渡金属配合物类光敏剂以及有机染料类光敏剂）引发的电子转移光氧化反应,并讨论了各类电子转移光氧化反应中底物的各种活性中间体、反应中氧的活性形式、可能的反应途径以及在有机合成中的应用。     

静电势方法研究分子间的电子转移 II: 在光电转移模拟体系中的应用

用从头算和静电势方法研究了光电转换模拟体系C~6H~7N+C~6H~8N^+中的分子间电荷转移。通过计算分子间的静电势分布, 确定了电子在分子间运动所需穿透势垒的特性, 对电子穿透几率及穿透弛时间等参数作了理论预测并研究了外接基团的影响。在分子间距d=0.35nm时, 穿透几率P=2.94x10^-^4, 穿透弛豫时间τ=3.4x10^-^1^0s, 在此情况下, 由模型分子组成的截面积为10x1mm^2的多层分子膜, 在光照条件下可能产生的理论光电流为0.28A。     

静电势方法研究分子间的电子转移 II: 在光电转移模拟体系中的应用

用从头算和静电势方法研究了光电转换模拟体系C~6H~7N+C~6H~8N^+中的分子间电荷转移。通过计算分子间的静电势分布, 确定了电子在分子间运动所需穿透势垒的特性, 对电子穿透几率及穿透弛时间等参数作了理论预测并研究了外接基团的影响。在分子间距d=0.35nm时, 穿透几率P=2.94x10^-^4, 穿透弛豫时间τ=3.4x10^-^1^0s, 在此情况下, 由模型分子组成的截面积为10x1mm^2的多层分子膜, 在光照条件下可能产生的理论光电流为0.28A。     

单电子转移反应

本文对重要有机反应之一的单电子转移过程作了综述。单电子转移反应与极性反应的根本区别在于,前者每次只发生一个电子的转移,而后者通常每次发生一对电子的转移。影响这二种历程的主要因素是反应物的立体因素,电子结构及氧化还原能力。单电子转移按其反应方式又被细分(?)inner-sphere ET (?) outer-sphere ET 二种历程。一些典型的单电子转移反应已被分类介绍。     

荧光素卟啉分子间分子内能量及电子转移反应

合成了以共价键相连的荧光素-卟啉二元分子.研究了荧光素酯与卟啉分子间和分子内的能量及电子转移过程.分子间的荧光猝灭实验表明,当激发荧光素时,荧光素的单重态能量有效地传给卟啉,动态荧光猝灭速度常数(k_d)为1.3×10~(12)s~(-1)·mol~(-1)L.吸收光谱和NMR谱结果表明荧光素与卟啉间有基态相互作用,其静态荧光猝灭速度常数(k_s)为3.6×10~(12)s~(-1)·mol~(-1)·L.在二元分子中,当激发荧光素时,从荧光素到卟啉的单重态能量传递效率在0.90以上,速度常数为 1.2×10~(10)S~(-1)·mol~(-1)·L,溶剂极性对其影响不大.当激发卟啉时,在极性溶剂中发生了电子转移,其转移效率为0.51,速度常数为2.3×10~8s~(-1)·mol~(-1)·L.     

酪氨酸与色氨酸间电子转移——氧化还原活性及电子跃迁能的从头算研究

在HF/6-31G和GASSCF/6-31G水平上对色氨酸和酪氨酸间的电子转移进行了理论 研究。用类导体屏蔽模型考察体系的溶剂效应。通过对给、受体几何构型的优化, 计算了孤立的给、受体之间电子转移反应的内重组能和反应能差。分别用 Koopmans定理和CASSCF/6-31G方法计算了色氨酸和酪氨酸的电离能。计算了此两种 氨基酸从基态到最低激发态的跃迁能。理论计算结果很好地解释了N_3~·高选择性 地氧化色氨酸残基,并诱发电子从酪氨酸残基向色氨酸残基转移的实验现象。     

酪氨酸与色氨酸间电子转移——氧化还原活性及电子跃迁能的从头算研究

在HF/6-31G和GASSCF/6-31G水平上对色氨酸和酪氨酸间的电子转移进行了理论 研究。用类导体屏蔽模型考察体系的溶剂效应。通过对给、受体几何构型的优化， 计算了孤立的给、受体之间电子转移反应的内重组能和反应能差。分别用 Koopmans定理和CASSCF/6-31G方法计算了色氨酸和酪氨酸的电离能。计算了此两种 氨基酸从基态到最低激发态的跃迁能。理论计算结果很好地解释了N_3~·高选择性 地氧化色氨酸残基，并诱发电子从酪氨酸残基向色氨酸残基转移的实验现象。     

联苯负离子自由基与萘分子间长程电子转移的从头算研究

分离处理π σ π体系中的给体 ,受体和σ桥体 ,在HF/4 31G和HF/DZP水平上优化了联苯 ,联苯负离子自由基 ,萘和萘负离子自由基的几何构型 ,计算了分子间电子转移的内重组能 .取线性反应坐标R =0 .5 ,在STO 3G水平上用变分原理和分子轨道跃迁能方法 ,计算了π σ π体系自交换反应的电子转移矩阵元 .对交叉反应体系 ,沿线性反应坐标搜寻最小轨道能级分裂Δmin,确定了电子转移矩阵元和过渡态构型 .用Marcus双球模型计算液相电子转移的溶剂重组能 ,结合半经典模型计算了几种以联苯负离子自由基为给体 ,联苯和萘为受体的π σ π体系分子内电子转移速率常数 .     

电子转移的外电场效应——苯分子与苯正离子自由基间电子 …

基于半经典电子转移理论，结合量子化学计算，城ＨＦ／ＤＺＰ水平上，研究外电场作用下平行的苯分子－苯正离子自由基体系（Ｃ６Ｈ４）２＾＋的分子内电子转移问题。在给体和受体几何构型优化的基础上，用线性反应坐标确定电子转移过渡态，分别用两态变分方法和基于Ｋｏｏｐｍａｎｓ定理的分子轨道跃迁能方法计算电子转移矩阵元ＶＡＢ，讨论了ＶＡＢ对给体和受体中心距ｄ的指数衰减关系，取中心距为０．６ｎｍ，研究了外电场对反应热     

荧光素与咔唑分子内的光致电子转移反应

合成了以-(CH_2)_4-连接的荧光素,咔唑二元化合物,运用吸收光谱,荧光光谱及荧光寿命研究了咔唑在荧光素不同取代位置上的二元化合物分子内的光致电子转移过程,结果表明:分子内电子转移以动态过程为主.且当咔唑接在荧光素2’羧基端时,荧光素与咔唑的面对面取向较咔唑接在荧光素6位羟基端的肩并肩取向更有利于光致电子转移反应.