理论教育 ROH·+与有机胺反应的研究结果

ROH·+与有机胺反应的研究结果

时间:2023-11-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:在pH=2.0的条件下,经O2饱和后,355nm激光闪光光解含有ROH和DPA的微乳体系所得到瞬态吸收谱图表明,随着ROH·+在590nm处的衰减,680nm出现了DPA·+的生成吸收峰,且590nm处的衰减过程与680nm处的生成过程是同步的,这些结果充分说明ROH·+与DPA之间发生了电子转移反应,生成了DPA·+(4-4)。

ROH·+与有机胺反应的研究结果

甲基联苯胺(TMB)能够有效地清除类视黄醇阳离子自由基和视黄基碳正离子,但是它与两类瞬态粒子反应类型不同,TMB与阳离子自由基的反应机理是电子转移,而与碳正离子发生非电子转移反应[66]。但是TMB在355nm有吸收,在实验中发现它能够发生光电离生成相应阳离子自由基,影响反应类型的定性分析[66]。为了考察ROH·+与有机胺的反应,本文使用瞬态动力学研究中另外两种常用的有机胺DMA和DPA,它们在355nm处几乎没有吸收,因此在与ROH构成二元反应体系时,可以排除DMA和DPA发生光电离反应干扰实验的可能性。

在pH=7.4和O2饱和的条件下,355nm激光闪光光解含有ROH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,ROH·+在590nm处的动力学衰减逐渐增加(图4-8A),同样,将DMA浓度值与对应DMA浓度下ROH·+在590nm处的kobs按照公式(2-13)进行线性拟合(图4-8B),由斜率值得到ROH·+与DMA的反应速率常数(表3-1)。

图4-8 (A)在pH=7.4和O2饱和的条件下,355nm激光闪光光解ROH(0.05mM)和不同浓度DMA的微乳体系后所得到的在590nm处的动力学衰减曲线。(B)ROH·+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ROH(0.06mM)和DMA(4.8mM)的微乳体系所得的瞬态吸收谱图表明,在激光发射后第3μs时刻,ROH·+在590nm处的瞬态吸收已经衰减完全,此时在470nm处出现了DMA·+的特征吸收峰[108](图4-9)。由于ROH·+的瞬态吸收很强,与DMA·+的瞬态吸收发生了重叠,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4-10)。使用减谱技术可得到纯净的DMA·+动力学生成和衰减曲线(图4-10),可以看出470nm的生成与590nm处的衰减是同步的,说明DMA·+是ROH·+与DMA的反应产物,因此可以断定ROH·+与DMA之间发生了电子转移反应(4-3)。

图4-9 在pH=7.4和O2饱和的条件下,355nm激光闪光光解ROH(0.06mM)和DMA(4.8mM)的微乳体系所得到的在0.05μs(),0.5μs()和3μs()的瞬态吸收谱图。插图:相同条件下得到的在3μs()的瞬态吸收谱图

图4-10 在pH=7.4和O2饱和的条件下,355nm激光闪光光解ROH(0.06mM)和DMA(4.8mM)的微乳体系所得到的在470nm和590nm处的动力学衰减曲线,以及使用减谱的方法,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

同样,我们首先考察在pH=7.4的条件下,ROH·+在590nm处的动力学衰减受DPA的影响以判断它们之间是否发生反应,结果发现DPA能够浓度依赖性地加快ROH·+在590nm处的动力学衰减。将DPA浓度值与对应DPA浓度下ROH·+在590nm处的kobs按照公式(2-13)进行线性拟合(图4-11),由斜率值求算出ROH·+与DPA反应的速率常数(表4-1)。(www.daowen.com)

图4-11 在pH=7.4条件下,355nm激光闪光光解ROH(0.05mM)和不同浓度DPA的微乳体系所得到的ROH·+在590nm的kobs与相应DPA浓度值之间的线性拟合

表4-1 在pH=7.4条件下,ROH·+与所选物质的反应速率常数(单位:M-1s-1

DPA阳离子自由基(DPA·+)的pKa=4.2,其脱质子形式的中性自由基(DPA·)在700nm的吸收峰较宽,且吸收强度不强,不易进行定性判断,而DPA·+在680nm的吸收峰尖锐[126],容易进行定性分析,且酸性条件不影响ROH·+的衰减。所以此处采用酸性pH环境进行定性研究。在pH=2.0的条件下,经O2饱和后,355nm激光闪光光解含有ROH(0.05mM)和DPA(5mM)的微乳体系所得到瞬态吸收谱图表明,随着ROH·+在590nm处的衰减,680nm出现了DPA·+的生成吸收峰(图4-12),且590nm处的衰减过程与680nm处的生成过程是同步的(图4-12插图),这些结果充分说明ROH·+与DPA之间发生了电子转移反应,生成了DPA·+(4-4)。

图4-12 在pH=2.0和O2饱和的条件下,355nm激光闪光光解ROH(0.05mM)和DPA(5mM)的微乳体系所得到的在0.02μs(),0.2μs()和1.5μs()的瞬态吸收谱图。插图:相同条件下所得到的在680nm和590nm处的动力学衰减曲线

总之,由结果可以看出,有机胺类是ROH·+的有效清除剂,它们能够与ROH·+发生电子转移反应,反应速率常数由扩散速率控制。

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