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.     

X射线光电子能谱法研究UV_(254nm)光催化、O_3强化UV_(254nm)光催化和真空紫外光催化降解甲醛中Pt-TiO_2薄膜的表面性质(英文)

以Pt-TiO2为光催化剂,研究了气相甲醛分别在35 h连续UV254 nm光催化、O3强化UV254 nm(O3+UV254 nm)光催化和真空紫外(UV254+185 nm)光催化中的降解效率,考察了副产物O3的去除率,采用X射线光电子能谱(XPS)法分析Pt-TiO2在不同光催化前后Pt的电子态和累积有机产物,研究纳米Pt对甲醛降解和O3去除的强化机理.连续光催化降解实验表明,以纳米Pt改性TiO2可以同时增强甲醛和O3的去除率,特别是O3的去除率可提高3.1–3.4倍.对催化剂C 1s和O 1s峰分别经分峰拟合处理后,发现Pt-TiO2上累积的含羰基和羟基的有机物含量按以下顺序减少:UV254 nm光催化O3强化UV254 nm光催化真空紫外光催化,而在连续35 h光催化降解过程中,催化剂的失活现象却按相反的方向变得越来越不明显.负载的金属Pt在O3+UV254 nm和UV254+185nm光催化过程中被氧化成PtOads和Pt4+物种,而在UV254 nm光催化过程中金属Pt未被氧化,所以推测是气相中的O3和羟基自由基参与金属Pt的氧化过程.Pt-TiO2表面高价态的Pt氧化物种可作为光生电子捕获中心,强化光生载流子的分离过程,增强Pt-TiO2的光催化活性.Pt氧化物种可作为O3分解的活化中心,使Pt-TiO2对O3的分解效率远高于纯TiO2.以XPS对比研究在三种不同光催化环境中Pt-TiO2表面性质,可以解释在UV254+185 nm光催化过程中纳米Pt对甲醛和O3同时去除的强化机理,并说明了催化剂不失活的内在原因.     

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.     

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.     

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.     

水相中•HS的光谱表征及其与氧气的反应研究

利用激光光解-瞬态吸收技术探讨了水相•HS自由基的产生及其在水溶液中的化学行为. 实验中利用•OH与H2S反应以及266 nm激光直接光解HS−两种途径产生了•HS, 通过光谱解析, 得到了•HS的紫外-可见吸收光谱： 吸收范围为220~300 nm, 最大吸收在220 nm, 并且在250~270 nm有肩峰. 进一步的研究结果表明, 氧气饱和的水溶液中,•HS的化学行为非常活泼, 它首先与O2反应生成•SO2−, •SO2−继续与O2发生电子转移反应生成SO2和•O2−, 后者在酸性条件下会很快地质子化生成•HO2.     

核黄素(维生素B2)的光物理和光化学性质

应用时间分辨的激光光解吸收技术, 详细研究了核黄素(维生素B2)的光物理和光化学性质. 在337 nm激光作用下, 可产生激发三重态(3RF*); 而在248 nm激光作用下, 既可产生激发三重态, 又可光电离生成水合电子和阳离子自由基(). 探索了激发三重态的各种反应性(能量转移、 氧化还原和抽氢反应等)及其潜在的意义, 并用自由基氧化核黄素产生阳离子自由基, 进一步验证了光解结果.     

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．     

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.     

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。     

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.     

NCO自由基与SO2、CS2反应的速率常数

利用波长为266 nm的激光光解CHBr3产生CH自由基,其与NO反应作为NCO自由基的来源.在298 K,总压2660 Pa的条件下,采用激光诱导荧光的方法,研究了NCO自由基与SO2、CS2的反应.得到了NCO自由基与SO2、CS2双分子反应速率常数分别为（1.8±0.3）×10－11和（3.1±0.4）×10－12 cm3•molecule－1•s－1.对这两个反应在B3LYP/6-31＋G(d)的水平上进行理论研究的结果表明,NCO自由基与SO2、CS2的反应是加成反应,其机理是NCO自由基中的N原子攻击反应物的中心原子,得到加成产物.     

水相中四氯化碳的激光闪光光解研究

利用激光闪光光解技术研究了水相中四氯化碳光分解和光氧化的微观机制,并且指证了水相中四氯化碳受光激发所产生的瞬态光谱中的一些瞬态物种的特征吸收峰。并对这些瞬态物种的行为和归宿进行了研究。研究表明在248nm激光作用下,四氯化碳受光激发将分解为CCl~3^.自由基和Cl^.自由基。CCl~3^.自由基在无氧/有氧条件下的反应途径是不同的:在无氧条件下CCl~3^.自由基将进行偶合反应生成更难于降解的C~2Cl~6;而在有氧条件下CCl~3^.自由基则与O~2反应生成CCl~3O~2^.自由基,而CCl~3O~2^.自由基最终转变为COCl~2,这意味着光氧化能够有效地降解CCl~4。Cl^.自由基基本上不受氧气存在的影响,其归宿是与水分子发生电荷转移反应。     

Flash photolysis of (E)-1,2-bis(1-chloro-1-phenylmethyl)cyclopropane. Generation of 1,5-diphenylpentadienyl radical and 1,5-diphenylpentadienylium cation

The 1,5-diphenylpentadienyl radical (5) is generated from (E)-1,2-bis(1-chloro-1-phenylmethyl)cyclopropane (1) via a two-photon process, either in cyclohexane or in acetonitrile as solvent. Two-laser two-color flash photolysis experiments show that excitation of the benzylic radical generated by homolysis of the first C-Cl bond leads, after ring-opening and proton loss, to the stabilized radical 5. This radical is also generated by photolysis of either (1E,3E)-5-chloro-1,5-diphenyl-1,3-pentadiene (6) or (1E,4E)-1,5-diphenyl-1,4-)pentadiene (7) via one-photon or two-photon processes, respectively. On the other hand, laser flash photolysis of 1 in acetonitrile also produces some 1,5-diphenylpentadienylium cation (10) generated via a one-photon process. Its formation can be explained as due to competitive photoheterolysis leading to a benzylic cation which thermally ring-opens and dehydrohalogenates. Species 10 is more efficiently generated by photolysis of 6 in acetonitrile and undergoes photoisomerization after laser excitation.     

Photochemistry of substituted benzyldiphenylphosphine oxides

Photochemical reactions (lambda irr = 254 nm) of substituted benzyldiphenylphosphine oxides 1a-e have been investigated in benzene and acetonitrile. alpha-Cleavage from the singlet excited state is proposed as the primary process, and products formed both before and after escape of the primary intermediates from the solvent cage result. Radicals 2 and 3 are observed by nanosecond flash photolysis following excitation of 1a at 266 nm in acetonitrile. Acetone sensitization of 1a,b fails to improve the efficiency of product formation. The quantum yields of disappearance of 1a,b are unaffected by O2, and mechanisms for product formation from 1a in the presence of oxygen are proposed.     

无机物离子对CuS微晶形态结构的有效调控

以CuCl2·3H2O,Cu（CH3COO）2·H2O和CuSO4·5H2O作为铜源,并向反应体系中引入少量NaCl或NaNO3,通过乙二醇溶剂中的溶剂热反应,合成了形貌各异的CuS微晶．结合XRD和SEM表征,初步探讨了阴离子Cl-、CH3COO-、SO4^2-和阳离子Na’对CuS微晶生长过程的影响．结果表明,Na＋对CuS微晶的生长过程没有显著影响,而Cl、CH3COO-、SO4^2-由于在{1012}晶面上选择性吸附能力的差异,显著影响CuS微晶的形貌．本研究为进一步有效调控CuS微晶的形貌及性能奠定了基础．     

喹喔啉衍生物与缺电子烯烃的激光闪光光解研究

利用时间分辨激光诱导瞬态吸收光谱装置,以一台Nd：YAG激光器四倍频后的266nm激光作为激发光源,详细研究了两种喹喔啉衍生物激发三重态在乙腈体系中的动力学过程,得到激光脉冲作用后不同时间的瞬态吸收光谱及激发三重态自猝灭反应动力学常数．并以五种缺电子烯烃作为猝灭剂,得到了基态缺电子烯烃对喹喔啉衍生物激发三重态的猝灭反应动力学常数,阐明了猝灭反应机理．     

Radical Cations of Phenyl‐Substituted Aziridines: What Are the Conditions for Ring Opening?

Radical cations were generated from different phenyl-substituted aziridines by pulse radiolysis in aqueous solution containing TlOH.+, N3. or SO4.- as oxidants or in n-butyl chloride, by 60Co gamma radiolysis in Freon matrices at 77 K, and in some cases by flash photolysis in aqueous solution. Depending on the substitution pattern of the aziridines, two different types of radical cations are formed: if the N atom carries a phenyl ring, the aziridine appears to retain its structure after oxidation and the resulting radical cation shows an intense band at 440-480 nm, similar to that of the radical cation of dimethylaniline. Conversely, if the N atom carries an alkyl substituent while a phenyl ring is attached to a C-atom of the aziridine, oxidation results in spontaneous ring opening to yield azomethine ylide radical cations which have broad absorptions in the 500-800 nm range. In aqueous solution the two types of radical cations are quenched by O2 with different rates, whereas in n-butyl chloride, the ring-closed aziridine radical cations are not quenchable by O2. The results of quantum chemical calculations confirm the assignment of these species and allow to rationalize the different effects that phenyl rings have if they are attached in different positions of aziridines. In the pulse radiolysis experiments in aqueous solution, the primary oxidants can also be observed, whereas in n-butyl chloride a transient at 325 nm remains unidentified. In the laser flash experiments, both types of radical cations were also observed.