理论教育 类视黄醇微乳体系中ROH的光电离反应确认

类视黄醇微乳体系中ROH的光电离反应确认

时间:2023-11-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:同时在330nm处出现一个强的光漂白现象,330nm处是ROH的最大吸收峰位置,该处发生光漂白说明ROH被消耗,发生了光反应。但是与ROH的反应并没有被完全抑制。在pH=7.4的条件下,355nm激光闪光光解分别经N2,N2O和O2饱和的ROH微乳体系所得的在410nm处的动力学衰减曲线已报道的355nm激光闪光光解实验表明,在不同极性的溶剂中,ROH能够发生光电离、光异裂、光激发等反应。

类视黄醇微乳体系中ROH的光电离反应确认

由图3-2可知,空白微乳在355nm处几乎没有吸收,因此,当355nm激光脉冲激发样品时,激光能量则主要被ROH吸收。作为对照,经N2饱和后,pH=7.4的空白微乳经355nm激光闪光光解后所得到的瞬态图谱几乎没有信号(图4-2),这也进一步证实了微乳本身不会干扰355nm激光闪光光解实验。

经N2饱和后,pH=7.4的ROH微乳体系经355nm激光闪光光解后,所得到的瞬态吸收谱图在380nm,410nm,590nm和620~760nm波长区域分别出现四个特征吸收峰(图4-2)。在脱氧条件下,590nm处的吸收峰与在异丙醇体系中激光闪光光解ROH所得的瞬态谱图相似,都带有一个较宽的肩峰(450~590nm),O2能够使这一肩峰消失,根据Gurzadyan等人的总结,该处应该是ROH激发单线态(λmax在440~450nm和530~550nm范围内[65])的吸收。同时在330nm处出现一个强的光漂白现象,330nm处是ROH的最大吸收峰位置,该处发生光漂白说明ROH被消耗,发生了光反应

图4-2 在pH=7.4和N2饱和的条件下,355nm激光闪光光解ROH(0.05mM)微乳体系所得到的在0.1μs()和2μs()的瞬态吸收谱图。在pH=7.4和N2饱和的条件下,355nm激光闪光光解空白微乳所得到的在0.1μs()的瞬态吸收谱图

620~760nm处是一个较宽的连续吸收带,与水合电子)的特征吸收很相似,的最大吸收在720nm附近,而本实验中720nm处的动力学衰减过程在O2和N2O作用下明显加快,几乎消失(图4-3插图)。在O2饱和的条件下,620~760nm处的吸收峰则消失(图4-3),由于O2和N2O是的有效清除剂,因此可以判断ROH的光反应生成了的出现是光电离发生的直接证据[125],说明在355nm激光激发下,ROH发生了光电离反应(4-1)。

图4-3 在pH=7.4的条件下,355nm激光闪光光解分别经N2)和O2)饱和的ROH(0.05mM)微乳体系后在0.1μs时刻的瞬态吸收谱图。插图:在pH=7.4的条件下,355nm激光闪光光解分别经N2,N2O和O2饱和的ROH(0.05mM)微乳体系所得的在720nm处的动力学衰减曲线

已报道的文献表明,在脱氧的极性均相体系中,ROH会发生光电离反应,但是却无法直接观察到溶剂化电子()的生成,主要归因于摩尔消光系数小或者能够与ROH发生快速反应(反应速率常数大于1010 M-1s-1[64,65,148]。而在微乳体系中,我们能够清楚地观察到的吸收峰,这可能得益于异相体系的结构优势。在阴离子表面活性剂胶束中激光闪光光解疏水性物质时,会造成这些物质失去电子,在疏水相中过剩的电子会快速逃出胶束进入水相并被水化成。水相中的命运与胶束中表面活性剂的类型有关,在由阴离子表面活性剂组成的胶束体系中,水相中受胶束表面负电荷的排斥作用,其返回胶束的过程受到抑制,其最可能的衰减途径是经过反应式(4-2)[153]

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在脉冲辐解水包油的微乳体系过程中,在油相中产生的多余电子也会穿过微乳的油水界面逃逸至水相,被水分子捕获而形成,在阴离子表面活性剂组成的微乳中,的衰减主要是在水相中进行的[99,100,154]。同样可以推测,在本实验条件下,经355nm激光作用,ROH失去电子,逃逸至水相中的电子与水分子作用形成,本文微乳所使用的表面活性剂为SDS,它使微乳表面带负电荷,所以光电离所产生的返回微乳与ROH阳离子自由基作用会受到抑制,从而延长了的寿命。

但是与ROH的反应并没有被完全抑制。从图4-2可以看出,随着在620~760nm处的衰减,在380~420nm波段出现新的吸收。动力学衰减曲线(图4-4A)也表明,随着在720nm处衰减的同时,380 nm和410nm处会出现同步的生成过程,而且不同气氛下380nm和410 nm处的动力学衰减曲线表明,380~420nm处的生成过程能够被两种清除剂O2和N2O有效清除(图4-4和图4-5插图),这些结果说明新生成的瞬态物质应该是次级反应的产物。使用脉冲辐解和激光闪光光解技术研究ROH的结果也表明与ROH反应也会生成瞬态吸收在370~410nm范围内的瞬态产物[64,69,78],虽然在这些文献中新生的瞬态产物被归属于ROH阴离子自由基(ROH·-),但是,Bhattacharyya等人通过对ROH·-的详细研究表明,ROH·-的最大瞬态吸收在575~590nm之间,370~420nm处的瞬态吸收应该是ROH·-质子化的产物,而且水的存在能够加速ROH·-的衰减[155]。因此,在微乳体系中,观察不到ROH·-的吸收,而370~420nm范围内的瞬态产物应该归属于ROH·-质子化的产物。

图4-4 (A)在pH=7.4的条件下,355nm激光闪光光解N2饱和的ROH(0.05mM)微乳体系所得到的在380nm,410nm和720nm处的动力学衰减曲线。(B)在pH=7.4的条件下,355nm激光闪光光解分别经N2,N2O和O2饱和的ROH(0.05mM)微乳体系所得的在410nm处的动力学衰减曲线

已报道的355nm激光闪光光解实验表明,在不同极性的溶剂中,ROH能够发生光电离、光异裂、光激发等反应。ROH的光电离反应生成ROH阳离子自由基(ROH·+),而其光异裂则生成视黄基碳正离子(),ROH·+的最大吸收峰均在590nm附近[64,65]。而在本章实验中,由于能够观察到ROH发生光电离的直接证据,且590nm处动力学衰减不受O2和N2O的影响,所以在590nm处的吸收峰归属于ROH·+

图4-5 在pH=7.4的条件下,355nm激光闪光光解O2饱和的ROH(0.05mM)微乳体系后在10μs()和25μs()的瞬态吸收谱图。插图:在pH=7.4的条件下,355nm激光闪光光解分别经N2,N2O和O2饱和的ROH(0.05mM)微乳体系后所得的在380nm处的动力学衰减曲线

图4-5表明,在O2和N2O条件下,380nm处依然会存在一个生成过程,O2饱和条件下的瞬态吸收谱亦可以看出,随着590nm处吸收峰的衰减,380nm处呈现出一个较弱的吸收峰。在均相体系中,ROH·+能够发生脱质子反应生成视黄醇羰自由基,其特征吸收在380nm附近[64],因此推测此处很有可能是ROH·+在微乳体系中的脱质子反应产物。

ROH的三重态(3 ROH)的最大吸收在400nm附近[68],在比较380nm和410nm处的动力学衰减时,在O2和N2O饱和的条件下,两处的动力学衰减并没有显著差异,因此判断在微乳体系中,没有3 ROH的生成。

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