理论教育 乙腈中与有机胺的反应的瞬态光化学与光生物学研究

乙腈中与有机胺的反应的瞬态光化学与光生物学研究

时间:2023-11-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了对370~420nm区域的瞬态吸收进行归属,本章在乙腈中研究了与DMA和DPA之间的反应机理。在乙腈体系中,激光闪光光解ROAT主要发生光异裂反应,生成[159]。由于与类视黄醇阳离子自由基对氧气均不敏感,所以在乙腈体系中研究的反应活性不需要脱氧处理。类视黄醇阳离子自由基能够与有机胺发生电子转移反应[66,155],但是我们发现也能够与有机胺发生电子转移反应,因此,通过ROAT+与有机胺的反应无法判断ROAT+是否包含ROAT·+。

乙腈中与有机胺的反应的瞬态光化学与光生物学研究

图5-12 在pH=7.4和O2饱和的条件下,355nm激光闪光光解ROAT(0.075mM)和DPA(0.1mM)的微乳体系所得到的在0.2μs()和3μs(-│-)时刻的瞬态吸收谱图

从ROAT+与DMA和DPA反应的瞬态吸收谱图上可以看出(图5-11~图5-12),随着580nm处ROAT+的衰减,除了能够观察到DMA·+和DPA·的特征吸收之外,在两图上都能看到在370~420nm区域的瞬态吸收。ROAT·+被单电子还原之后不会产生瞬态吸收,而被单电子还原之后理应会生成瞬态吸收在385nm处的[66,69],但是没有研究表明能够与有机胺发生电子转移[66,155]。为了对370~420nm区域的瞬态吸收进行归属,本章在乙腈中研究了与DMA和DPA之间的反应机理。在乙腈体系中,激光闪光光解ROAT主要发生光异裂反应,生成[159]。由于与类视黄醇阳离子自由基对氧气均不敏感,所以在乙腈体系中研究的反应活性不需要脱氧处理。

355nm激光闪光光解ROAT和DMA的乙腈溶液所得到的瞬态吸收谱图表明(图5-13),随着580nm处的衰减,分别在395nm和460nm处出现两个瞬态吸收峰,460nm附近的瞬态吸收是DMA·+的特征吸收位置,由于瞬态吸收的干扰,无法直接看到DMA·+的生成过程,通过减谱技术可以看到DMA·+动力学生成过程(图5-13插图)。DMA在355nm处无吸收,因此可以排除DMA发生光电离生成DMA·+的可能,那么DMA·+的生成只能是通过与DMA之间的电子转移反应,那么另一个产物应该是(λmax=385nm),这也就解释了为什么能够从瞬态吸收谱图上直接观察到390nm处的生成过程。将DMA浓度值与对应DMA浓度下在580nm处的kobs按照公式(2-13)进行线性拟合,由斜率值便可得到与DMA的反应速率常数:(2.7±0.3)×109 M-1s-1

图5-13 355nm激光闪光光解ROAT(0.1mM)和DMA(0.25mM)的乙腈溶液所得到的在0.01μs()和1.5μs()时刻的瞬态吸收谱图。插图:在相同实验条件下所得到的在460nm和510nm处的动力学衰减曲线,以及使用减谱的方法,从460nm的动力学衰减中减去510nm的动力学衰减所得的DMA·+的动力学生成过程

355nm激光闪光光解ROAT(0.1mM)和DPA(0.25mM)的乙腈溶液所得到的瞬态吸收谱图表明(图5-14),随着580nm处的衰减,在680nm处出现了DPA·+的特征吸收[126],且随着DPA浓度的增加,680nm处的动力学生成速率和最大光学强度都增加(图5-15),这些结果充分表明,与DPA之间发生了电子转移反应。同样使用公式(2-13),本章得到了与DPA的反应速率常数:(4.3±0.3)×109 M-1s-1。(www.daowen.com)

与DMA和DPA的反应结果表明,能够与有机胺发生电子转移反应,这与文献的报道具有一定差异,在研究与四甲基联苯胺(TMB)的反应过程中,虽然出现了TMB·+的瞬态吸收,但是没有观察到TMB·+在其特征吸收峰位置的生成过程,笔者将TMB·+的出现归结于TMB的光电离反应,而推测与TMB的反应可能是一种加成反应[66]。但是,很有可能与TMB发生了电子转移反应并生成了TMB·+,由于氧化生成的TMB·+和光电离反应生成的TMB·+的双重干扰,无法直接观察到电子转移反应生成TMB·+的过程,进而影响笔者对RCH2+与TMB之间反应类型的判断。

图5-14 355nm激光闪光光解ROAT(0.1mM)和DPA(0.25mM)的乙腈溶液所得到的在0.01μs()和1μs()时刻的瞬态吸收谱图

图5-15 355nm激光闪光光解ROAT(0.1mM)和不同浓度DPA的乙腈溶液所得到的在680nm处的动力学衰减曲线

在微乳体系中,355nm激光闪光光解ROAT所得到的ROAT+可能是ROAT·+的组合。类视黄醇阳离子自由基能够与有机胺(TMB和DMA)发生电子转移反应[66,155],但是我们发现也能够与有机胺发生电子转移反应,因此,通过ROAT+与有机胺的反应无法判断ROAT+是否包含ROAT·+。但是,根据375~420nm处的瞬态吸收,我们可以判断ROAT+中应包含,因为ROAT·+被单电子还原之后不会产生瞬态吸收,而被单电子还原后会生成瞬态吸收在385nm处的[66,69]

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