有机光化学专业知识省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

INTRODUCTION TO ORGANIC PHOTOCHEMISTRY有机光化学导论有机光化学导论第1页FUELS FROM SOLAR ENERGY.A DREAM OF GIACOMO CIAMICIAN,THE FATHER OF PHOTOCHEMISTRYAutographed portrait that Giacomo Ciamician(1857 1922)presented to students who submitted perfect examination papers.光化学研究创始人意大利GL恰米奇安第2页Hestronglysuggestedtoreplace“fossilsolarenergy”(i.e,coal)withtheenergythattheearthreceivesfromthesuneveryday.GiacomoCiamicianrealizedthatChemistryisa“central”sciencethatpermeatesmanyotherfieldsofknowledge,andthatcanplayanessentialroleinsolving the four greatest problems of humanity:food,health,energy,and environment.第3页SolarradiationSpectraofthesolarradiationoutsidetheEarthsatmosphere()andatgroundlevel(-)comparedwiththespectrumofablackbodyatT5800K().ThespectraareplottedusingtheASTMStandardG173-03e1,StandardTablesforReferenceSolarSpectralIrradiances,bypermission.ThebroadminimaintheEarthssurfacespectrumareduetoabsorptionintheEarthsatmospherebythesubstancesindicated.Thesharplinesinbothspectraatlowerwavelengths(Fraunhoferlines)areduetoabsorptionbyperipheralsolargas.UVCradiation(belowapproximately280nm,ozonelayer)UVB(280315nm)UVA(315400nm)第4页humanenergyconsumptionrate.Currentpercapitarate_2300W(EU6000W,USA12000W)Itisfarfromclearhowthegapwillbefilledwhenthesourcesoffossilfuelsareexhausted,andwhetherthedemandthattheirconsumptionbestronglycurtailedtoreducetherateofglobalwarmingcanbemet.第5页Ciamicianbecameawareofthegreatpotentialoftheutilizationofsolarenergyforchemicalpurposesduringhisstudiesonthechemistryofgreenplants.绿色植物经过叶绿体，绿色植物经过叶绿体，利用可见光中光能，把利用可见光中光能，把二氧化碳和水合成为储二氧化碳和水合成为储存能量糖类（通常指葡存能量糖类（通常指葡萄糖），而且释放出氧萄糖），而且释放出氧气过程。气过程。COCO+H+HO O 光光 绿色植物绿色植物 (CH(CHO)O)O OCOCO+2H+2HO O*光光 绿色植物绿色植物(CH(CHO)+OO)+O2 2*+H+HO O第6页During his researches Ciamician noticed that:“organic chemistry.needs.high temperature,inorganic acids and very strong bases,halogens,the most electropositive metals,some anhydrous metal chlorides and halogenated phosphorous compounds.plants,on the contrary,by using small traces of carbonic acid obtained from the air,small amounts of salts subtracted from the ground,water found everywhere,and by exploiting solar light,are able to prepare easily many substances that we can badly reproduce”第7页“WhoeversawCiamicianinhislaboratorybalcony,wherehundredsofbottlesandglasspipescontainingvarioussubstancesandmixtureswereexposedtothesunrays,andheardhimspeakingofhisresultsandprojects,cansayhowhappyhewas.Butonlywhoworkedwithhimcanknow how much work he had to do,how much patience he had to have,how able he had to be,how much nose he had to have,.to isolate and characterize the products of very complex reactions.”第8页GiacomoCiamiciansurveyshiscollectionoftubesandflasksexposedtothesunonthebalconyofhisinstitute第9页在19第8届国际应用化学大会上，Ciamician以“光化学未来”为题发表了一篇著名演讲。他在人类刚才步入20世纪，就高瞻远瞩地提出了人类社会未来燃料和能源问题，并展望了光化学和光生物技术在未来工业社会中可能起到主要作用。第10页Photochemistryhasbecomeanintegralpartofallbranchesofscience:chemistry,biochemistry,medicine,biophysics,materialsscience,analyticalchemistry,signaltransmission,andsoon.Inourdailylife,wesurroundedbyproductsthatareproducedwiththeaidofphotochemistryorthatexploitphotochemistryorphotophysicstoperformtheirfunction.Examplesincludeinformationtechnology(computerchipsandcommunicationnetworks,datastorage,displays,circuitboardsande-paper,precisetimemeasurment),nanotechnology,sustainabletechnologies(solarenergystorage,wastewatercleaning),securityandanalyticaldevices(holograms,sensors),cosmetics(skinprotection,haircolouring,etc)andlighting(LEDs).第11页GreenFluorescentProtein(GFP)绿色荧光蛋白绿色荧光蛋白 第12页瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会于当地时间10月8日11时45分左右(北京时间10月8日17时45分左右)宣告，将诺贝尔化学奖授予美国科学家下村修、美国科学家马丁查尔菲，美国华裔化学家钱永健，他们是因为发觉和研究绿色荧光蛋白(GFP)贡献而获奖。华裔科学家钱永健华裔科学家钱永健 第13页三位科学家主要工作三位科学家主要工作 下村修下村修是首位从水母中分离绿色荧光蛋白科学家，他发是首位从水母中分离绿色荧光蛋白科学家，他发觉这种蛋白在紫外光中展现亮色。觉这种蛋白在紫外光中展现亮色。马丁马丁-查尔菲查尔菲展示了绿色荧光蛋白作为各种生物现象亮展示了绿色荧光蛋白作为各种生物现象亮光基因标签价值。光基因标签价值。钱永健钱永健对我们了解绿色荧光蛋白怎样发光作出了贡献，对我们了解绿色荧光蛋白怎样发光作出了贡献，他还将颜色标签扩展至除绿色之外颜色，方便能够用他还将颜色标签扩展至除绿色之外颜色，方便能够用各种颜色标识不一样蛋白和细胞。各种颜色标识不一样蛋白和细胞。第14页绿色荧光蛋白结构绿色荧光蛋白结构 GFP是从一个生活在北太平洋严寒水域水母体内发觉。是从一个生活在北太平洋严寒水域水母体内发觉。在蛋白质中能够看到在蛋白质中能够看到GFP发色团骨架在左边。蛋白质链形成一个圆发色团骨架在左边。蛋白质链形成一个圆柱形罐头（蓝色），子链一部分直接从中间穿过（绿色），发色团刚柱形罐头（蓝色），子链一部分直接从中间穿过（绿色），发色团刚好在罐头盒中间，它被保护起来以免受周围环境影响。这种保护对于好在罐头盒中间，它被保护起来以免受周围环境影响。这种保护对于发射荧光是必需。一但发色团吸收一个光子，激活水分子通常就会夺发射荧光是必需。一但发色团吸收一个光子，激活水分子通常就会夺取它能量。不过在蛋白质内部改为发射能量稍低光子来释放能量，使取它能量。不过在蛋白质内部改为发射能量稍低光子来释放能量，使它得到了保护。它得到了保护。发色团（如右图）由蛋白质链上三个氨基酸：甘氨酸，酪氨酸和发色团（如右图）由蛋白质链上三个氨基酸：甘氨酸，酪氨酸和苏氨酸（或丝氨酸）自发形成苏氨酸（或丝氨酸）自发形成。第15页绿色荧光蛋白发光特征绿色荧光蛋白发光特征 绿绿色色荧荧光光蛋蛋白白(GFP)分分子子量量约约27000，为为一一个个由由238个个氨氨基基酸酸残残基基组组成成单单链链多多肽肽其其荧荧光光发发射射峰峰在在509nm，最最大大激激发发波波长长 为为398 nm，并并在在478 nm 处处有有一一肩肩峰峰GFP化化学学性性质质相相当当稳稳定定，其其变变性性需需在在9 0或或pH120条条件件下下用用6mol L 盐盐 酸酸 胍胍 处处 理理第16页AbsorptionspectrumofGFPin50%glycerol/50%buffer(pH6.5,10mMphosphate)at298K第17页 GFP生色基团化学结构及其生物合成示意图生色基团化学结构及其生物合成示意图第18页应用例一应用例一 当前生物农药杀虫效果往往得不到准确评定当前生物农药杀虫效果往往得不到准确评定,有些有些人用人用GFP标识标识AcNPV经过荧光观察，能够防止评经过荧光观察，能够防止评定定AcNPV杀虫剂杀虫效果时仅仅统计有经典感染症杀虫剂杀虫效果时仅仅统计有经典感染症状害虫个体而忽略无显著感染症状但确实已经感染或状害虫个体而忽略无显著感染症状但确实已经感染或正在感染害虫个体，同时无需进行分子生物学判定即正在感染害虫个体，同时无需进行分子生物学判定即可方便地域分杀虫剂致死和天然病原致死，从而客观可方便地域分杀虫剂致死和天然病原致死，从而客观准确地评价杀虫剂毒力准确地评价杀虫剂毒力第19页举例二举例二 GFP在科学研究上有着惊人用途，因为它能够使我在科学研究上有着惊人用途，因为它能够使我们直接看到细胞内部运动情况。在任何指定时间们直接看到细胞内部运动情况。在任何指定时间我们都能够轻易地找出我们都能够轻易地找出GFP在哪儿：你只需要用紫在哪儿：你只需要用紫外光去照射，这时全部外光去照射，这时全部GFP都将发出鲜艳绿色。科都将发出鲜艳绿色。科学家把它连接到一个病毒上。然后，伴随病毒在学家把它连接到一个病毒上。然后，伴随病毒在宿主体内不停扩散，科学家就能够经过跟踪发出宿主体内不停扩散，科学家就能够经过跟踪发出绿光来观察病毒扩散路径；或者把它接合到一个绿光来观察病毒扩散路径；或者把它接合到一个蛋白质上并经过显微镜观察它在细胞内部移动。蛋白质上并经过显微镜观察它在细胞内部移动。第20页举例三举例三 有些人把有些人把GFP插入兔子细胞内创造出了一只插入兔子细胞内创造出了一只荧光绿色兔子。育种工作者利用荧光绿色兔子。育种工作者利用GFP创造了创造了特殊荧光植物和各种鱼类，他们把特殊荧光植物和各种鱼类，他们把GFP移植移植到老鼠、青蛙、有翅昆虫、蠕虫以及其它到老鼠、青蛙、有翅昆虫、蠕虫以及其它生物体内。当然这些转基因植物和动物还生物体内。当然这些转基因植物和动物还存在一些争议，而且已经引发了关于基因存在一些争议，而且已经引发了关于基因工程安全性和伦理性主要对话。工程安全性和伦理性主要对话。第21页 8月东北农业大学培育出头口、蹄及舌头展现出绿色荧光转基因克隆小猪 第22页会发光蝌蚪第23页会发光鱼第24页会发光兔子第25页会发光小老鼠第26页会发光猫第27页普通凡是在一定体系内普通凡是在一定体系内,当某一个物质或体系某一物理性质当某一个物质或体系某一物理性质发生改变时发生改变时,该分子光信号能发生对应改变分子就可称为某该分子光信号能发生对应改变分子就可称为某一物质或某一物理性质分子发光探针。一物质或某一物理性质分子发光探针。优点优点:可到达单分子检测高灵敏性、可开关、可实现人与可到达单分子检测高灵敏性、可开关、可实现人与分子通讯、对亚微粒含有可视亚纳米空间分辨而且是亚毫分子通讯、对亚微粒含有可视亚纳米空间分辨而且是亚毫秒时间分辨秒时间分辨。荧光荧光/磷光分子探针磷光分子探针第28页当识别基团与客体结合后当识别基团与客体结合后,降低了识别基团给电子能力降低了识别基团给电子能力,PET过程被减弱或不再发生过程被减弱或不再发生,使荧光团荧光发射增强。所以在未结合客体之前使荧光团荧光发射增强。所以在未结合客体之前,探针分子不发射荧光探针分子不发射荧光,或荧光或荧光.很很弱。一旦受体与客体相结合弱。一旦受体与客体相结合,荧光团就会发射出强荧光。荧光团就会发射出强荧光。PET荧光分子传感器光诱导过程荧光分子传感器光诱导过程(a)无金属离子无金属离子(b)键合金属离子键合金属离子PET荧光分子传感器光诱导过程前线轨道理论荧光分子传感器光诱导过程前线轨道理论(a)无金属离子无金属离子(b)键合金属离子键合金属离子荧光分子传感器普通原理荧光分子传感器普通原理第29页含有主要生物学意义金属离子荧光探针含有主要生物学意义金属离子荧光探针 右图是人们利用右图是人们利用N-丁基丁基-4-溴溴-5-硝基硝基-1,8-萘萘酰亚胺高反应活性酰亚胺高反应活性,设计两个基于设计两个基于ICT 原理专原理专一性识别一性识别Cu2+比率荧光探针比率荧光探针4和和5。对于此化合物对于此化合物4,Cu2+结合减弱了共轭氮原子对结合减弱了共轭氮原子对荧光团供电子能力荧光团供电子能力,造成最大发射波长造成最大发射波长525nm蓝移蓝移到到475nm,荧光颜色由黄绿色变为蓝色荧光颜色由黄绿色变为蓝色,能够非常能够非常方便地用肉眼直接观察。方便地用肉眼直接观察。4第30页化合物化合物4 与与Cu2+结合前后荧光改变图结合前后荧光改变图第31页化合物5基于脱氢和ICT原理结合,Cu2+与受体作用能够诱使共轭氮原子上氢脱去,增强了对荧光团供电子能力,造成吸收光谱和荧光波长红移。化合物化合物5与与Cu2+结合后荧光红移结合后荧光红移5第32页Zn2+荧光传感器 下列图是利用下列图是利用4-氨基萘酰亚胺为荧光团氨基萘酰亚胺为荧光团,N,N-(双双-2-吡啶甲基吡啶甲基)乙二胺作乙二胺作为锌离子受体为锌离子受体,合成了对锌离子专一性响应荧光传感器合成了对锌离子专一性响应荧光传感器6。化合物。化合物6 含有优含有优良光稳定性、长激发和发射波长良光稳定性、长激发和发射波长,且对待测体系且对待测体系pH 并不敏感并不敏感,是一个性能是一个性能优良可用于生物体系锌离子检测荧光探针。优良可用于生物体系锌离子检测荧光探针。6化合物化合物6 应用于应用于Hela细胞中锌离子荧光影像细胞中锌离子荧光影像第33页第34页英国化学家C.H.J.Wells在分子光化学导论(IntroductiontoMolecularPhotochemistry)指出：光化学研究是吸收了紫外光或可见光分子所经历化学光化学研究是吸收了紫外光或可见光分子所经历化学行为和物理过程。行为和物理过程。美国光化学家哥伦比亚大学N.J.Turro教授在当代分子光化学(ModernMolecularPhotochemistry)一书中指出:光化学研究是电子激发态分子光化学行为和物理过程。光化学研究是电子激发态分子光化学行为和物理过程。What is Molecular Photochemistry?第35页“Molecular organic photochemistry is the science concerned with a complete mechanistic description of all of the physical and chemical steps that occur as the result of the absorption of a photon by an organic molecule R and eventuate in the formation of an isolated product P.”R+hPRisanorganicmoleculethatabsorbsaphoton(h).Pisanisolatedproduct(s).第36页We view the photon as a reagent for initiating photoreactions and as a product of the deactivation of electronically excited molecules.Physical Organic Chemist /PhotochemistMaterial Chemist:Professor Nicholas TurroOur group is developing a novel field termed supramolecular photochemistry,or photochemistry beyond the conventional intellectual and scientific constraints implied by the term molecule.In supramolecular processes non-covalent bonds between molecules play a role analogous to that of covalent bonds between atoms.第37页第一本介绍光物理和光化学书籍：在19H.S.Allen出版了光电学（Photo-Electricity）一书谈到了光引发电子释放，介绍了荧光、磷光等光物理过程，也介绍了光化学作用和照术。第38页第一次世界大战后光化学研究第一次世界大战后光化学研究 开始普遍使用人造光源，主要是石英汞蒸气灯，另外因为化学上分离和判定伎俩依然比较原始，研究主要对象是无机物和有机物小分子化合物，包括反应包含氧化、还原、加成、分解、取代等等。第二次世界大战后光化学研究第二次世界大战后光化学研究 研究对象已不再局限于小分子，而更多地转向了天然产物。如蛋白质、各种维生素、叶绿素、明胶、甾族化合物等。光源除继续使用石英汞蒸气灯外，光谱极为类似阳光氙灯已开始使用。第39页光化学学科形成光化学学科形成 光化学研究是电子激发态化学，激发态通常是由吸收特定波长光而形成物质高能和不稳定状态。研究光化学条件：研究光化学条件：适当光源、可行分光设备、瞬态物质判定和检测伎俩以及光化学反应产物分离和判定设备。要对激发态形成及相关性质作出科学解释，就必须依靠当代量子力学和量子化学理论。20世纪60年代后，上述条件均已实现，光化学作为化学一个新分支学科正式出现和形成了。第40页今后光化学和光化学技术研究重点今后光化学和光化学技术研究重点 合成光化学研究合成光化学研究 光化学有以下特点光化学有以下特点:光是一个非常特殊生态学上清洁“试剂”;光化学反应条件普通比热化学要温和;光化学反应能提供安全工业生产环境,因为反应基本上在室温 或低于室温下进行;有机化合物在进行光化学反应时,不需要进行基团保护;在常规合成中,可经过插入一步光化学反应大大缩短合成路线。光化学在合成化学中,尤其是在天然产物、医药、香料等精细有机合成中占有独特地位。已发觉了许多基态物质所没有特征和化学反应，这就为合成化学和一些高技术新材料应用研究开拓了新方向和路径。第41页A global paradigm for organic photochemical reactionsTherearethreepathwayswhichRmayfollowonthewaytoP:(1)onepathwayleadstotheformationofareactiveintermediate(I)whichistypicallyaradicalpairordiradical;(2)thesecondpathwaydoesnotinvolveanydiscreteintermediatebutinsteadpassesthrougha“funnel”(F)whichtakesRtoP;(3)thethirdpathwayinvolvestheformationofanelectronicallyexcitedintermediate(*I)orproduct(*P).第42页Highestoccupiedorbital,the“HOMO”(abbreviatedasHO)Lowestunoccupiedorbital,the“LUMO”(abbreviatedasLU)The global paradigm of organic photochemical reactions displaying orbital configurations of R,*R,I and P.第43页Exemplar paradigm for an organic photochemical reaction that proceeds through a triplet state.第44页Example第45页第46页第47页第48页An Energy Surface Description of Molecular photochemistry光化学反应存在势能面之间地跃迁光化学反应存在势能面之间地跃迁 第49页反应物反应物R R吸收光子抵达激发态吸收光子抵达激发态R*R*。如。如R*R*快速丧失其激发能，快速丧失其激发能，则又回到初始基态。则又回到初始基态。若激发态分子若激发态分子R*R*沿激发态势能面运动，并最终抵达位置沿激发态势能面运动，并最终抵达位置3 3处，处，则生成激发态反应产物则生成激发态反应产物P*P*，P*P*再失去其激发能，成为基态产再失去其激发能，成为基态产物物P P。R*R*在沿激发态势能面运动过程中，也可在未抵达在沿激发态势能面运动过程中，也可在未抵达P*P*前某处跃前某处跃迁到基态势能面，进而沿基态势能面运动，生成基态产物迁到基态势能面，进而沿基态势能面运动，生成基态产物P P或或回到基态反应物回到基态反应物R R。势能面之间跃迁及对应光化学和光物理过程发生有以下特征：1 1 吸收和发射倾向于在基态和激发态势能曲线最低处发生。吸收和发射倾向于在基态和激发态势能曲线最低处发生。2 2 无辐射跃迁轻易发生在两个势能靠近区域，如位置无辐射跃迁轻易发生在两个势能靠近区域，如位置1 1。3 3 两个势能面上能垒位置和高度将决定反应路径。两个势能面上能垒位置和高度将决定反应路径。4 4 光化学反应路径依赖于竞争光物理和光化学过程。光化学反应路径依赖于竞争光物理和光化学过程。第50页PHOTOCHEMICALREACTIONSAdvantages1 1 易于生成高能和不稳定产物。这是因为激发态分子能量高，易于生成高能和不稳定产物。这是因为激发态分子能量高，处于高处于高 能势能面，所以能够优先生成高能和不稳定产物。能势能面，所以能够优先生成高能和不稳定产物。2 2 光化学反应普通可在较低温度下进行。这是因为激发态分光化学反应普通可在较低温度下进行。这是因为激发态分子本身已含有较高能量，不再需要从环境中取得能量以到子本身已含有较高能量，不再需要从环境中取得能量以到达反应过渡态。达反应过渡态。3 3 低活化能和高反应速率常数。光化学反应速率常数应较大，低活化能和高反应速率常数。光化学反应速率常数应较大，不然光化学反应将不能有效地与光物理过程竞争，光化学不然光化学反应将不能有效地与光物理过程竞争，光化学反应也就不能有效地进行。反应也就不能有效地进行。第51页Theexcitedstatesarerichinenergy.Thereforereactionsmayoccurthatarehighlyendothermicinthegroundstate.Intheexcitedstateantibondingorbitalsareoccupied.Thismayallowreactionswhicharenotpossibleforelectronicreasonsinthegroundstate.Photochemicalreactioncanincludesingletandtripletstates.Thermalreactionsusuallyonlyshowsingletstates.Inphotochemicalreactionintermediatesmaybeformedwhicharenotaccessibleatthermalconditions.第52页One advantage of photochemistry is that reactions that are thermodynamically unfavorable when the reactants are in the ground state(R0),e.g.,R0-P2,may occur from an excied state(R*),e.g.,R*-P2.第53页WhosAfraidofPhotochemistry?Theinteractionoflightandmatterproducesastoundingeffectsandtheoutcomemaybehardtopredict.Willlightdothedesiredtrickforyou?Awell-trainedchemistwillhaveareliablenotionofthereactionsthatmightresultfromtheadditionof,say,sodiumborohydridetoasolutionoftestosteronebutwouldheorshedaretopredictormakeaneducatedguessaboutwhatwillhappenwhenasolutioncontainingtestosterone(睾丸激素)isirradiated?Infact,thegeneralrulesandguidelinesofphotoreactivityareoftentheoppositeofthoseinground-statechemistry.第54页Essential criteria for all photochemical reactions MoleculemustabsorblightRadiationenergymustmatchenergydifferenceofgroundandexcitedstate第55页Typicalabsorptionrangeofsomeimportantclassesoforganiccompounds:Simplealkene190-200nmAcylicdiene220-250nmCyclicdiene250-270nmStyrene270-300nmSaturatedketones270-280nm,-Unsaturatedketones310-330nmAromaticketones/aldehydes280-300nmAromaticcompounds250-280nm第56页Relationship between energy,wavelength and frequency.第57页Comparison of energies involved in photochemical reactions andbond energies and the emission spectrum of the sun.Vibrational energies are shown for comparison.第58页Lamps,vesselsandfilters第59页Typicallightsourcesforpreparativephotochemistrythesun(3001400nm),low-pressuremercury(Hgapprox.10P-5Patm)lamp:185nm(5%);254(95%)Rayonetlamps(specificemissionwavelengthfromsecondaryfluorescenceemission,coated;第60页mediumpressureHg(Hgvaporpressure5atm)lamps(distinctlinesbetween250and600nm),highpressureHglamps(Hgvaporpressureapprox.100atm;expensive,easilydamaged)(emission360600nm,broad),low-andhighpressuresodiumlamps(emissionaround600nm).第61页ReactorsforphotochemicalreactionsApparatusforexternalirradiation(simplestcaseisanirradiatedflask)Immersion-wellreactorinwhichthelampissurroundedbythereactionsolutionFallingfilmapparatusInallcasesthelampusuallyneedscoolingtoavoiditsoverheatingandheatingofthereactionsolution.第62页Thematerialofthereactordependsontheirradiationwavelengthnecessary.Forirradiationat254nmquartzglass(expensiveapparatus)isneeded.Forirradiationat300nmpyrexglassisneeded,andforirradiation350nmnormallabglass(windowglass)issufficient.Theglassactsasasolidfilter.Additionalsolidorliquidopticalfiltersmaybeusedtorestricttheirradiationwavelength.第63页第64页HazardsLikeinallchemicaloperationstherearerisksinphotochemistry.Irradiation.Low-pressuremercurylampshavetheirmainoutputat254nm.Thislightseverelydamagescells,eyesandskin.Shieldreactors;turnlampsoffbeforecheckingthereaction.Ozone generation:Shortwavelengthlightmaygenerateozonefromoxygen.Performreactionsalwaysinawellventilatedfumehood.Lamps:Mostlampsoperateathightemperatureandathighvaporpressure.Nevermoveortouchlampsduringoperation.Neverswitchofthecoolingrightafterswitchingofthelamp!第65页主要参考书主要参考书“IntroductiontoOrganicPhotochemistry”byJohnD.Coyle,1986“SyntheticOrganicPhotochemistry”byWilliamM.Horspool,1984“有机光化学原理”科恩，科学出版社，1989“当代光化学”张建成,王夺元 化学工业出版社“ModernMolecularPhotochemistry”N.J.Turro,当代分子光化学,科学出版社第66页本课程主要内容本课程主要内容 激发态产生及其物理性质激发态产生及其物理性质辐射跃迁（荧光和磷光）辐射跃迁（荧光和磷光）能量转移和电子转移能量转移和电子转移分子轨道对称守恒原理及其应用分子轨道对称守恒原理及其应用烯烃光化学烯烃光化学芳烃光化学芳烃光化学羰基化合物光化学羰基化合物光化学有机光化学应用概述有机光化学应用概述第67页1 激发态产生及其物理性质第68页基基态态是是分分子子稳稳定定态态，即即能能量量最最低低状状态态，在在基基态态时分子全部电子排布完全遵照结构原理。时分子全部电子排布完全遵照结构原理。第69页结构原理结构原理 能能量量最最低低原原理理（电电子子在在原原子子或或分分子子中中优优先先占占据据能能量最低轨道）量最低轨道）保保利利（pauli）不不相相容容原原理理（最最多多只只能能有有二二个个电电子子处于同一轨道，而且自旋必须相反）处于同一轨道，而且自旋必须相反）洪洪特特（hund）规规则则（在在能能量量相相同同轨轨道道中中电电子子将将以以自旋平行方式分占尽可能多轨道）自旋平行方式分占尽可能多轨道）第70页激发态激发态 光和分子相互作用，使分子中电子排布不遵照结光和分子相互作用，使分子中电子排布不遵照结构原理时，该分子处于激发态。构原理时，该分子处于激发态。激发态是高能不稳定状态。激发态是高能不稳定状态。第71页有机化合物分子轨道能级和电子跃迁普通情况图有机化合物分子轨道能级和电子跃迁普通情况图*研究过绝大多数光化学反应都是经过研究过绝大多数光化学反应都是经过n*n*和和*跃迁进行。跃迁进行。*在高度共轭体