为了考察ATRA·+的反应活性,本文使用不同种类的还原剂与ATRA构建成二元反应体系。本书选用了N,N-二甲基苯胺(DMA)和二苯胺(DPA)来考察ATRA·+与有机胺之间的反应,因为这两种有机胺经常用于瞬态动力学研究,以考察自由基与有机胺类亲核试剂之间的反应,而且它们的阳离子自由基的特征吸收已确定[108,125,126]。它们在355nm处几乎没有吸收,因此,在与ATRA构成二元反应体系时,可以排除发生DMA和DPA吸收355nm激光能量,发生光电离生成相应阳离子自由基进而干扰实验的可能性。
在pH=7.4和O2饱和的条件下,355nm激光闪光光解含有ATRA和DMA的微乳体系所得到的动力学衰减曲线表明,随着DMA浓度的增加,ATRA·+在590nm处的动力学衰减逐渐增加(图3-9),将DMA浓度值与对应DMA浓度下ATRA·+在590nm处的kobs按照式(2-13)进行线性拟合(图3-9插图),由斜率值可求算出ATRA·+与DMA的反应速率常数(表3-1)。
图3-9 在pH=7.4和O2饱和的条件下,355nm激光闪光光解ATRA(0.06mM)和不同浓度DMA(0.04mM,0.08mM和0.20mM)的微乳体系后在590nm处动力学衰减曲线。插图:ATRA·+在590nm的kobs与相应DMA浓度值之间的线性拟合
在pH=7.4的条件下,经O2饱和后,355nm激光闪光光解含有ATRA(0.06mM)和DMA(4mM)的微乳体系所得到瞬态吸收谱图表明(图3-10A),ATRA·+的衰减非常快,在1.5μs时刻,其在590nm处的瞬态吸收已基本消失,而此时在470nm处则出现一个新的瞬态吸收峰,它与DMA阳离子自由基(DMA·+)的特征吸收峰相似[108],因此可以推断该处的瞬态物质应归属于DMA·+。由于DMA在355nm处没有吸收,因此可以排除DMA吸收355nm激光发生光电离生成DMA·+的可能性。那么,DMA·+应该是ATRA·+与DMA之间的电子转移反应的产物。
由于ATRA·+与DMA·+的瞬态吸收发生重叠,因此从470nm处的动力学衰减曲线中无法直接观察到DMA·+的生成过程(图3-10(b))。使用减谱技术便可得到纯净的DMA·+生成曲线(图3-10(b)插图),可以看出470nm的生成与590nm处的衰减过程是同步的,进一步说明DMA·+是ATRA·+与DMA的反应产物。(www.daowen.com)
图3-10 (a)在pH=7.4和O2饱和的条件下,355nm激光闪光光解ATRA(0.06mM)和DMA(4mM)的微乳体系所得到的在0.1μs()和1.5μs()的瞬态吸收谱图。(b)在pH=7.4和O2饱和的条件下,355nm激光闪光光解ATRA(0.06mM)和DMA(4mM)的微乳体系所得到的在470nm和590nm处的动力学衰减曲线。插图:使用减谱方法,从470nm的动力学衰减中减去590nm的动力学衰减所得的DMA·+的动力学生成过程
在同样的实验条件下,本章也考察了ATRA·+与DPA之间的反应,并使用同样的方法计算出了它们之间的反应速率常数(表3-1)。结果表明,ATRA·+与这两种有机胺的反应均具有扩散速率控制的反应速率常数。在pH=7.4的条件下,经O2饱和后,355nm激光闪光光解含有ATRA(0.06mM)和DPA(1mM)的微乳体系所得到的瞬态吸收谱图表明(图3-11),当ATRA·+衰减结束后,10μs时刻的瞬态谱图在700nm出现了DPA中性自由基(DPA·,pKa=4.2[126])的特征吸收峰,因此可以确定ATRA·+和DPA之间的反应机理也是电子转移反应。
图3-11 在pH=7.4和O2饱和的条件下,355nm激光闪光光解ATRA(0.06mM)和DPA(1mM)的微乳体系所得到的在0.5μs(和10μs()的瞬态吸收谱图
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