氮氧自由基的研究(Ⅰ)——哌啶类氮氧自由基的合成与反应

本文报导了从4-氧-2,2,6,6-四甲基派啶氧化成4-氧-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基的一个改进方法,它具有收率高、反应时间短的优点。还对4-氧-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧与羟胺盐酸盐在不同pH条件下的反应进行了研究:在碱性条件(pH 9-11)下得到该自由基的肟,在近中性条件(pH7-8)下,得到自由基肟的Beckmann重排产物,在酸性条件(pH2-5)下,得多一非自由基产物的盐酸盐,其分子式为C₉H₁₈N₂O₂·HCl.4-氧-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基很容易与抗坏血酸反应,被还原为1-羟基-4-氧-2,2,6,6-四甲基哌啶。对几种氮氧自由基在固态的顺磁共振谱及质谱也进行了测定。     

氮氧自由基的研究(Ⅺ)——哌啶氮氧自由基与羟胺的单电子转移反应

4位取代哌啶氮氧自由基与羟胺在甲醇中于不同pH条件下发生氧化还原反应,酸性条件下该反应进行较快。通过氮氧自由基与维生素C的反应也可制备还原产物哌啶羟胺。循环伏安法结果表明氮氧自由基可能经历可逆单电子还原反度。     

氮氧自由基的研究(ⅩⅥ)——哌啶氮氧自由基电子转移反应的循环伏安特性

应用循环伏安法研究了哌啶氮氧自由基(1-3)在酸性甲醇中的电化学可逆氧化和还原特性。实验表明这些氮氧自由基可视为电子受体及给体的良好模型化合物,且1-3在酸性的非水溶液中的还原反应进行得很快,而减少酸性将有利于其氧化反应。     

氮氧自由基研究(ⅩⅫ)——哌啶氮氧自由基与卤代甲烷的接触电荷转移络合物及其光诱导的反应

本文应用UV法研究了哌啶氮氧自由基与卤代甲烷所形成CCT络合物及其光诱导的电子转移反应。实验发现,氮氧自由基π～π~*的吸收红移。所测得的络合稳定常数值很小,这与CCT络合物形成的特征相符。自由基2作为电子给体在四氯化碳中可发生光诱导的氧化还原反应,导致生成相应的哌啶羟胺盐酸盐;氧对反应的影响并不明显。对由CCT引起的反应机理进行了讨论。     

氮氧自由基的研究(Ⅴ)——哌啶类氮氧自由基4-位取代基对ESR超精细分裂的影响

本文合成了六个4-位具有不同取代基(O,OH,Cl,Br,I,H)的2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基,在正己烷及乙二醇中分别测定了它们的ESR各向同性hfs常数α_N,发现在这两种溶剂中,α_N均与取代基原子的电负性线性相关,但直线的斜率不同。EHMO计算对实验结果作出了满意的解释。     

氮氧自由基的研究——Ⅶ.二元混合溶剂体系的溶剂效应

以2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基为模型化合物,测定了32种二元混合溶剂体系在溶剂摩尔比变化时氮氧自由基的电子自旋共振谱.发现对不同的溶剂体系,各向同性超精细分裂常数 a_N随溶剂摩尔数变化的规律不同,表现出四种典型的变化趋势;中性偶极顺磁性分子在混合溶剂中也存在着优先溶剂化现象,对这些现象进行了初步讨论.     

四种哌啶系氮氧自由基的ESR特性研究——固态特性、溶液中的浓度效应和溶剂效应

本文研究四种哌啶系氮氧自由基在固态与在溶液中的ESR特性.它们在固态均显示单峰波谱,而在浓度小于1×10~(-2)M的溶液中则显示三峰波谱.观察并比较溶液中的自由基浓度、溶剂的极性和粘度对ESR波谱五种参数的影响。在超精细分裂常数 A_N与溶剂极性参数 Kosower Z值之间得出线性关系.实验数据表明,自由基的旋转相关时间τ亦与溶剂粘度η成线性关系.并发现高场峰的相对高度与η成反比.对氮氧自由基的这些ESR特性作了讨论。     

氮氧自由基的研究VII. 二元混合溶剂体系的溶剂效应

1-溴-4-氧戊烷的乙二醇缩酮(1)的格氏试剂, 与草酸二乙酯反应, 得2,6-二氧-6-乙二醇缩酮庚酸乙酯(2). 2     

哌啶氮氧自由基与环糊精作用的电化学研究

采用循环伏安法测量水溶液中β-环糊精(β-CD)/哌啶氮氧自由基(以2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物(TEMPO)为例)体系氧化还原电位及峰值电流,并基于此探讨TEMPO与β-CD之间的包结反应。电化学测量表明,在pH=7.4的磷酸盐缓冲溶液中,以玻碳电极为工作电极,随β-CD浓度增大,β-CD/TEMPO体系的峰电位不断增大,峰电流不断减小。通过电位法测得TEMPO与β-CD的包络比为1∶1,包络常数KS为154L/mol,与电流法测得的包络常数基本吻合。     

氮氧自由基研究——ⅩⅪ.水溶液中哌啶氮氧自由基单电子还原反应机理的极谱

氮氧自由基在电极上可得到电子而被还原，但关于哌啶氮氧自由基在水溶液中的电极还原反应，仅Neiman等用经曲极谱法考察过其半波还原电位与介质pH的关系，认为自由基被还原为相应的羟胺，质子参与电极反 ，但未能确定质子化过程是先于还是后于电子转移过程。     

氮氧自由基研究 ⅩⅦ.水溶液中哌啶氮氧自由基的电化学行为和自衰变动力学研究

循环伏安法研究表明,2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶-1-氧自由基(1)和2,2,6,6-四甲基-4-氧哌啶-1-氧自由基(2),在水溶液中的单电子氧化电极反应的可逆性随介质酸性、扫描速度和自由基浓度增加而增加,表明电极氧化产物可进一步发生化学反应。示波极谱法测得的1和2单电子还原电位,随介质pH增加而降低,且呈良好线性关系,与8aveant等的理论预测结果一致:表明质子化在电子转移之后发生。在不同浓度HCl水溶液中,用ESR测得1的自衰变动力学对于1和酸分别为二级,反应总级数为4,提出了与文献报道有所不同的反应机理。结果还表明,1的自衰变产物氧铵盐,在强酸性水溶液中可稳定存在.     

氮氧自由基研究 ⅩⅪ.水溶液中哌啶氮氧自由基单电子还原反应机理的极谱研究

氮氧自由基在电极上可得到电子而被还原,但关于哌啶氮氧自由基在水溶液中的电极还原反应,仅Neiman等用经典极谱法考察过其半波还原电位与介质pH的关系,认为自由基被还原为相应羟胺,质子参与电极反应,但未能确定质子化过程是先于还是后于电子转移过程。氮氧自由基在水溶液中可氧化谷胱甘肽、半胱氨酸,反应产物分布强烈受介质pH影响。氮氧自由基氧化维生素C的速率随介质pH改变而变化。已经证明,这些反应均经过单电子转移氧化还原反应机理,氮氧自由基均被还原为羟胺。因此,用电化学方法研究质子在氮氧自由基单电子还原过程中的作用,对于进一步阐明氮氧自由基与上述生物分子的电子转移反应机理无疑有一定实际意义。     

氮氧自由基研究XVII:水溶液中哌啶氮氧自由基的电化学行为和自衰变动力学研究

循环伏安法研究表明,2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶-1-氧自由基和2,2,6,6-四甲基-4-氧哌啶-1-氧自由基,在水溶液中的单电子氧化电极反应的可逆性随介质酸性,扫描速度和自由基浓度增加而增加,表明电极氧化产物可进一步发生化学反应.     

氮氧自由基的研究(ⅩⅤ)——2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶-1-氧自由基各向异性的测定

溶液中的氮氧自由基分子处于快速的翻滚运动中,各向异性超精细相互作用完全被平均掉,只能观察到各向同性超精细分裂,电子自旋共振(ESR)谱为特征的三峰谱.从自由基各向异性的研究,可以得到有关自由基的取向、分子间相互作用和自由基结构等有用信息^[1].但是,迄今有关氮氧自由基各向异性研究的报导却很少^[2].粉末和固体样品观察不到由¹⁴N核引起的超精细分裂,提供的信息较少.     

铜(Ⅱ)氮氧自由基配合物铁磁耦合机理的理论研究

用密度泛函理论结合对称性破损态方法对氮氧双自由基以及铜(Ⅱ)-氮氧自由基配合物的磁耦合常数进行了计算.结果表明铜(Ⅱ)-氮氧自由基配合物为铁磁耦合.对配合物磁轨道进行了分析,表明体系的铁磁耦合作用主要来自于Cu离子的轨道与自由基的π^*轨道正交.自旋密度分布分析显示:在氮氧自由基与金属铜两个自旋耦合片的自旋耦合主要来自于中心Cu离子的轨道电子向氮氧自由基上的π^*轨道的电子转移,这一电子特征的变化引起的自旋离域在Cu离子和氮氧自由基片的铁磁耦合中起到了重要的作用.     

氮氧自由基的研究——Ⅸ.一些哌啶氮氧自由基的紫外-可见光谱、红外光谱和质谱

Rozantsev 等和 Rassat 等曾对许多氮氧自由基的合成及性质进行过开创性研究.作者在前文中研究了哌啶氮氧自由基的电子结构和电子跃迁谱带,并就4-位取代基对哌啶氮氧自由基分子构型及其性质的影响进行了探讨.本文报道4-位取代的哌啶氮氧自由基1～6的基本物理化学性质,其中有许多未见报道,还讨论了它们与分子结构的关系.     

氮氧自由基研究:XXI,水溶液中哌啶氮氧自由基单电子还原反应机理的极谱研究

本文采用取样直流极谱, 常规脉冲极谱, 微分脉冲极谱和交流极谱考察了,2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶 -1-氧和2,2,6,6-四甲基-4-氧哌啶 -1-氧由基及2,2,6,6-四甲基哌啶 -1-氧自由基在水溶液中的还原反应, 并研究了它们的还原经历电化学过程 。     

氮氧自由基研究（ⅩⅩⅢ）——哌啶氮氧自由基及其氧铵盐与N，N，N′，N′—

ESR波谱和流动－停止UV动力学研究表明，水溶液中2，2，6，6－四甲基－4－羟基哌啶－1－氧自由基1和相应氧铵溴盐2均可将N，N，N′，N′－四甲基对苯二胺（TMPD）氧化为相应自由基正离子TMPD^＋，2还能将TMPD^＋进一步氧化为二价正离子TMPD^2＋。TMPD^＋可发生可逆歧化，其稳定性强烈受介质酸碱性的影响，利用计算机对动力学曲线的模拟测得上述有关反应的速率常数，并讨论了反应机理。     

氮氧自由基研究 ⅩⅢ.哌啶氮氧自由基与半胱氨酸在碱性水溶液中的反应动力学和机理

哌啶氮氧自由基与半胱氨酸在碱性水溶液中反应,生成胱氨酸和相应哌啶羟胺。用紫外光谱法测得反应动力学为二级,k=0.1～1.0M~(-1)·h~(-1),反应活化能E_a=68.2 kJ·mol~(-1),活化熵⊿S~≠=-28 e.u.,反应速率受介质pH影响较小,反应可能经历环状过渡态,并发生单电子转穆反应。准一级动力学方法进一步证明,在介质pH8.6～11.6范围内,反应活化焓和活化熵的变化符合等功力学关系,表明反应机理在所研究的pH范围内一致。 TLC和紫外光谱研究表明,哌啶氮氧自由基在碱性和中性水溶液中稳定存在,在酸性水溶液中发生自衰变反应。