疏水作用对光化学和光物理过程的影响 I: 不良溶剂中长链β-萘甲酸烷基酯的簇集和激基缔合物的形成

研究了不同链长的β-萘甲酸烷基酯(An)在乙二醇-水(EG-H2O)和二甲基砜-水(DMSO-H2O)混合溶剂中的荧光光谱, 以及添加物(无机盐、长链饱和烷烃、糖淀粉)对An荧光的影响. 长链An在混合溶剂中很容易形成激基缔合物, 表明疏水作用促使长链分子相互簇集. 测定了不同链长的分子发生簇集的临界浓度和临界溶剂组成. 分别添加长链烷烃和糖淀粉都能引起激基缔合物的荧光强度减弱和单体荧光强度的增强, 表明An和长链烷烃共簇集, 与糖淀粉形成包结物. 研究了在簇集体中An形成激基缔合物的动力学和热力学, 测定了激基缔合物形成和解离速率常数、活化能和热焓的变化. 证明了簇集体中基态发色基团之间并不具有激基缔合物的构型, 在一定温度下, 簇集体会发生相变.     

疏水作用对光化学和光物理过程的影响 Ⅰ.不良溶剂中长链β-萘甲酸烷基酯的簇集和激基缔合物的形成

本文研究了不同链长的β-萘甲酸烷基酯(A_n)在乙二醇-水(EG-H_2O)和二甲基砜-水(DMSO-H_2O)混合溶剂中的荧光光谱,以及添加物(无机盐、长链饱和烷烃、糖淀粉)对A_n荧光的影响.长链A_n在混合溶剂中很容易形成激基缔合物,表明疏水作用促使长链分子相互簇集.测定了不同链长的分子发生簇集的临界浓度和临界溶剂组成.分别添加长链烷烃和糖淀粉都能引起激基缔合物的荧光强度减弱和单体荧光强度的增强,表明A_n和长链烷烃共簇集,与糖淀粉形成包结物.研究了在簇集体中A_n形成激基缔合物的动力学和热力学,测定了激基缔合物形成和解离速率常数、活化能和热焓的变化.证明在簇集体中基态发色基团之间并不具有激基缔合物的构型.在一定温度下,簇集体会发生相变.     

疏水作用对光化学和光物理过程的影响IX. 长链分子的簇集对β-萘甲酸烷基酯和脂肪酸9-蒽甲醇酯间能量传递的增强作用

在二甲基亚砜-水(DMSO-H2O)混合溶剂中, 长链β-萘甲酸烷基酯(An)、长链脂肪酸9-蒽甲醇酯(En)和长链饱和烷烃(Cn)相互簇集形成共簇集体, An通过共振机制向En进行单重态能量传递, 在每个簇集体含近一个给体分子和一个受体分子的情况下, 能量传递效率高达50%,簇集体内能量抟递的速度比簇集体同的大一个数量级, An激基缔合物也可向En进行能量传递, 但效率很低, 由于形成激基缔合物的过程与能量传递过程相互竞争, 激基缔合物的形成降低了能量传递的效率。     

疏水作用对光化学和光物理过程的影响IX. 长链分子的簇集对β-萘甲酸烷基酯和脂肪酸9-蒽甲醇酯间能量传递的增强作用

在二甲基亚砜-水(DMSO-H2O)混合溶剂中, 长链β-萘甲酸烷基酯(An)、长链脂肪酸9-蒽甲醇酯(En)和长链饱和烷烃(Cn)相互簇集形成共簇集体, An通过共振机制向En进行单重态能量传递, 在每个簇集体含近一个给体分子和一个受体分子的情况下, 能量传递效率高达50%,簇集体内能量抟递的速度比簇集体同的大一个数量级, An激基缔合物也可向En进行能量传递, 但效率很低, 由于形成激基缔合物的过程与能量传递过程相互竞争, 激基缔合物的形成降低了能量传递的效率。     

疏水作用对光化学和光物理过程的影响——Ⅸ.长链分子的簇集对β-萘甲酸烷基酯和脂肪酸9-蒽甲醇酯间能量传递的增强作用

在二甲基亚砜-水(DMS0-H_2O)混合溶剂中,长链β-萘甲酸烷基酯(A_n)、长链脂肪酸9-蒽甲醇醣(E_n)和长链饱和烷烃(C_n)相互簇集形成共簇集体,A_n通过共振机制向E_n进行单重态能量传递。在每个簇集体含近一个给体分子和一个受体分子的情况下,能量传递效率高达50％。簇集体内能量传递的速度比簇集体间的大一个数量级。A_n激基缔合物也可向E_n进行能量传递,但效率很低。由于形成激基缔合物的过程与能量传递过程相互竞争,激基缔合物的形成降低了能量传递的效率。     

疏水作用对光化学和光物理过程的影响 Ⅱ.不良溶剂中长链水杨酸烷基酯的簇集和荧光光谱的变化

前文报道了长链β-萘甲酸烷基酯在不良溶剂中形成激基缔合物,为长链分子在不良溶剂中发生簇集提供了新的证据.本文报道证明长链分子在不良溶剂中发生簇集的另一个实验事实.长链水杨酸烷基酯在二甲基亚砜-水(DMSO-H_2O)和乙二醇-水(EG-H_2O)混合溶剂中的荧光光谱分布以及荧光量子产率与短链水杨酸烷基酯的显著不同,这些差别可以用长链分子发生簇集来加以解释.     

1－芘甲基十二烷基醚的簇集行为研究及其在簇集体结构－极性关系中的应用

基于芘的荧光发射单体峰的相对强度对环境极性的敏感这一性质，设计并合成了芘标记的长链荧光探针。采用稳态荧光发射光谱和激发光谱以及紫外吸收光谱研究了该探针的簇集行为。发现其极性在临界簇集浓度附近发生突变，可以用来表征簇集。随后用它作为极性探针，研究了三个长链烷烃，三个胆固醇酯和三个含支甲基的化合物的结构与它们形成的簇集体的极性的关系,并用链长效应和支甲基效应对这些关系做了讨论。根据这些结果对簇集体的结构性质做了推测。     

疏水作用对光化学和光物理过程的影响——Ⅷ.N-烷基吲哚在不良溶剂中的簇集及其荧光光谱

本文研究了链长不同的N-烷基吲哚和3-甲基-N-烷基吲哚在二甲基亚砜-水(DMSO-H_2O)混合溶剂中的稳态和时间分辩荧光光谱, 发现随混合溶剂中水的体积分数增大、短链吲哚衍生物的荧光峰位置红移。荧光寿命增长、而长链吲哚衍生物荧光峰位置明显兰移、荧光寿命变短。表明长链吲哚衍生物在混合溶剂中发生簇集,簇集体中微环境的极性和环己烷相似, 利用时间分辨荧光光谱计算出长链吲哚衍生物在溶液本体相和簇集体中的分布。     

疏水作用对光化学和光物理过程的影响——Ⅷ.N-烷基吲哚在不良溶剂中的簇集及其荧光光谱

本文研究了链长不同的N-烷基吲哚和3-甲基-N-烷基吲哚在二甲基亚砜-水(DMSO-H_2O)混合溶剂中的稳态和时间分辩荧光光谱,发现随混合溶剂中水的体积分数增大、短链吲哚衍生物的荧光峰位置红移。荧光寿命增长、而长链吲哚衍生物荧光峰位置明显兰移、荧光寿命变短。表明长链吲哚衍生物在混合溶剂中发生簇集,簇集体中微环境的极性和环己烷相似,利用时间分辨荧光光谱计算出长链吲哚衍生物在溶液本体相和簇集体中的分布。     

疏水作用对光化学和光物理过程的影响 Ⅲ.长链β-萘甲酸烷基酯在簇集体中形成激基缔合物的热力学和动力学

在乙二醇-水(EG-H₂O)和二甲基亚砜-水(DMSO-H₂0)混合溶剂中,β-萘甲酸十二烷基酯和十六烷基酯很容易发生簇集.本文研究了簇集体中的β-萘甲酸酯在—40℃3到90℃温度范围内的稳态荧光光谱和时间分辨荧光光谱以及荧光偏振,测定了激基缔合物形成和解离的速度常数,求出激基缔合物形成的活化能,焓变和熵变分别为10.9±0.4kJ/mol,—16.7±0.4kJ/mol和—50±4J/mol·K。A₁₂和A₁₆簇集体分别在—20℃和5℃发生相变.测定了不同温度下簇集体内的微观粘度。     

芘在石英玻片表面的柔性长臂固定化及其对二元羧酸的传感特性

将传感元素芘经由柔性长臂——丙二胺和3-缩水甘油丙醚基三甲氧基硅烷化学结合于石英玻片表面, 得到一种新型光致发光薄膜材料. 研究表明, 不论在湿态还是在干态, 该薄膜均具有芘单体及其激基缔合物的荧光发射特征. 通过静态荧光和时间分辨荧光光谱研究, 发现激基缔合物荧光发射主要来自于基态二聚体直接激发所形成激基缔合物. 激基缔合物结构包含具有“三明治”结构的正常激基缔合物和部分重叠的变形激基缔合物结构. 乙二酸、丙二酸、丁二酸等二元羧酸的存在对固定化芘的单体和激基缔合物的荧光发射均表现出敏化作用, 但敏化达到平衡所需要的时间因二元羧酸链长的不同而不同. 一般来讲，二元羧酸的链长越长, 平衡所需时间越长. 二元羧酸敏化作用对时间的依赖性被归因于分子链插入所引起的薄膜表面固定化传感元素(荧光活性小分子)空间分布的改变. 以甲酸或乙酸代替二元羧酸进行实验并未发现类似的敏化作用. 实验所得功能薄膜对二元羧酸的响应具有良好的可逆性.     

芘标记有机硅聚合物的合成和荧光氧猝灭特性

合成了丙烯酸芘甲酯、二甲基乙烯基芘甲氧基硅烷、10-十一碳烯酸芘甲酯三种含芘单体,用硅氢加成方法制备了一系列含芘封端侧链的聚二甲基硅氧烷光-氧敏感高分子,并分别用四乙氧基硅烷和甲基含氢硅油A交联.对基于上述高分子的压力敏感涂料(PSP)的荧光氧猝灭和光物理行为进行了研究.结果表明,芘封端的侧基结构和交联剂对此类PSP的性能,包括激基缔合物荧光强度和氧猝灭灵敏度、Stern-Volmer关系的线性和贮存稳定性等都有明显的影响.含长碳链芘甲酯侧链的聚合物显示较高激基缔合物荧光强度和氧灵敏度;以甲基含氢硅油A作为交联剂,既能提高PSP的储存稳定性,又能提高氧猝灭灵敏度.     

"标记"芘的激基缔合物荧光在水溶性高分子研究中的应用

首先介绍了芘的荧光发射光谱的特点及其激基缔合物荧光、然后给出了用芘标记高分子的各种方式和方法,讨论了水溶性高分子的”标记”芘形成激基缔合物的原理,评述了芘标记高分子箕缔合物荧光在水溶性分子疏水相互作用,静电相互作用、氢键、络合等研究中的应用,也介绍了芘标记激基缔的荧光在高分子凝胶体积相变、分子链运动等领域的研究进展。     

离子型表面活性剂在水溶液中的分子构型

本文利用表面活性剂分子中内在的荧光探针及外加荧光探针,研究了离子型表面活性剂分子在水溶液中的构型,烷基三苯基鱗盐及N-烷基吡啶盐对芘的单体荧光猝灭服从Stern-Volmer方程,是扩散控制的碰撞猝灭,但不同链长的猝灭剂的荧光猝灭行为呈反常状态,即链越长,猝灭速率常数越大,在十六烷基三甲基铵(CTMAB)水溶液中观察到了芘的激基缔合物荧光,同时观察到了CTMAB对芘的荧光猝灭的阻碍(阳离子猝灭剂)和促进(阴离子猝灭剂)作用,提出离子型表面活性剂在水溶液中呈绕曲状的分子构型,且是一种动态构型。     

用芘标记荧光研究苯乙烯／二乙烯苯交联凝胶的微环境性质

本文研究了一系列芘甲酰基标记的苯乙烯—二乙烯苯共聚物的荧光光谱，发现其光谱特征对共聚物中芘甲酰基的含量，溶胀作用以及溶胀溶剂的性质有明显的依赖性．这一结果可以用芘甲酰基在共聚凝胶中形成激基缔合物和激基复合物予以解释．     

芘荧光探针光法测定聚氧化乙烯与SDS的作用

采用芘荧光法研究了聚氧化乙烯(PEO)与十二烷基硫酸钠(SDS)在不同质量浓度的水溶液中的相互作用。以芘单体的荧光光谱第一峰与第三峰的荧光强度之比(I_1/I_3)及激基缔合物与单体荧光强度之比(I_E/I_M)来探测芘分子所处环境的极性。结果表明:Py-PEO-SDS水溶液在极小质量浓度下基本不形成疏水微区,当质量浓度超过一定值时开始大量形成疏水微区,I_1/I_3值迅速下降。在溶液浓度为6g·L~(-1)时,SDS分子开始与聚合物分子相互作用,芘探针分子开始与形成的预胶束发生吸附作用,同时开始形成高荧光电子产率的激基缔合物;在溶液浓度为20g·L~(-1)时,随着SDS溶液浓度的增加,芘探针分子全部进入胶束中,形成的激基缔合物急速增加并且在I_E/I_M最高值点达到最大量。     

一种含芘葡萄糖衍生物的合成及其胶凝行为

合成并表征了一种荧光活性小分子胶凝剂——芘磺酰基-丙二胺-葡萄糖(PSDAPG), 考察了其在36种常见溶剂中的胶凝行为. 结果发现, PSDAPG可使其中16种溶剂胶凝. 对癸醇, PSDAPG表现出罕见的超级胶凝能力, 室温下最低胶凝浓度(MGC)达7.0×10-4 g·mL-1. 此外, PSDAPG还是一种既可胶凝水又可胶凝有机溶剂的双性胶凝剂. 扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(1HNMR)和荧光光谱研究表明,在不同溶剂中, PSDAPG具有不同的聚集结构, 除了芘基之间的疏水π-π堆积作用外, 氢键作用是PSDAPG自发形成三维网络结构的重要驱动力. 实验研究还表明, 溶液态和凝胶态的PSDAPG荧光光谱均同时呈现芘的单体荧光和激基缔合物荧光光谱特征, 但两者的光谱形貌差异显著. 随凝胶的形成, 体系单体荧光发射增强, 激基缔合物荧光发射减弱,表明形成的三维网络结构阻碍了PSDAPG中芘单元的运动性, 使得以Birks途径形成激基缔合物的效率降低.     

α、ω-双香豆素长链化合物激基缔合物的研究

通过α、ω－双香豆素长链化合物详细研究了香豆素激基缔合物的荧光行办，通过吸收光谱、荧光光谱和激发光谱，考察了香豆素激基缔合物的发光位置与激发波长，借助单光子技术确定了形成的是分子内的激基缔合物，通过1HNMR谱研究了不同双香豆素长链化合物的构象分布，揭示了在水溶液中由于疏水相互作用促进了长链化合物分子内激基缔合物的形成．     

基于芘的离子荧光化学传感器

芘是一种简单的芳香化合物,在溶液中可形成动态的和静态的激基缔合物,在长波长处出现荧光发射峰。利用单体和激基缔合物荧光波长的不同,芘常被用作荧光团来合成各种荧光化学传感器。本文对基于芘的荧光化学传感器的研究进展进行综述,主要包括其在单一阳离子、双阳离子和阴离子识别检测中的分子设计、作用机理和应用,并对该类荧光化学传感器的发展前景进行了展望。     

一种新型的分子内激基缔合物——双-β-萘基烷烃及其衍生物分子内激基缔合物的研究

本文报道几种双-β-萘甲酸多次甲基二醇酯及双-β-萘基烷烃次甲基链上被极性基团取代的衍生物的合成及其荧光谱。结果表明,它们都能形成分子内激基缔合物,对于双-β-萘甲酸多次甲基二醇酯来说,其分子内激基缔合物的荧光强度与链长有关,以三次甲基链为最大。对于双-β-萘基烷烃取代衍生物来说,由于吸电子基团的引入使两个萘环的电子云密度不等,它们所形成的分子内激基缔合物的荧光峰都比未取代的1,3-双-β-萘基丙烷有所蓝移。在极性溶剂乙腈中其分子内激基缔合物的荧光峰的位置虽然不变,但I_E/I₂值则有所降低,表现出既不完全与激基缔合物相同,又不完全与激基复合物相同的性质。