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| 光化學(xué)研究現(xiàn)狀在的合成中占有特殊地位 | |||
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光化學(xué)發(fā)展展望隨著學(xué)科間交叉研究內(nèi)容的日益增多和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如新能源的開發(fā)及各種敏化過程的研究，作為一個(gè)新興的、多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，光化學(xué)研究是具有強(qiáng)大的生命力的。近幾年光化學(xué)的主要發(fā)展方向主要由以下幾種：首先，與熱化學(xué)相比，光化學(xué)反應(yīng)的類別、反應(yīng)機(jī)理的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，光化學(xué)的一些基本的光化學(xué)原理和化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)尚需進(jìn)一步的了解，新的光化學(xué)反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和反應(yīng)過程及條件的研究，將是光化學(xué)研究的一個(gè)持續(xù)的研究內(nèi)容；第二，隨著光電子工業(yè)和微電子工作的發(fā)展，在新型光電功能材料的研究和開發(fā)中，光物理過程和光化學(xué)反應(yīng)的研究顯得日益重要；第三，隨著環(huán)境科學(xué)研究的發(fā)展，各種新的研究手段在相關(guān)工作中的應(yīng)用將使得環(huán)境保護(hù)工作的范圍得到擴(kuò)展。光作為一種清潔的反應(yīng)試劑在環(huán)境科學(xué)的研究中將有著廣闊的前景；第四，隨著光化學(xué)和光電化學(xué)以及能源領(lǐng)域的研究工作的進(jìn)展，利用太陽能進(jìn)行的新型能源的生產(chǎn)和利用將會(huì)越來越重要，各種新型太陽能電池的原理和實(shí)用化研究將會(huì)越來越顯示出必要性和重要性。
光化學(xué)所具有的獨(dú)特優(yōu)越性和在某些反應(yīng)中的不可代替性將促使其在工業(yè)生產(chǎn)上進(jìn)一步取得突破性進(jìn)展，為我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和提高人民的生活質(zhì)量做出越來越大的貢獻(xiàn)。光化學(xué)的研究是從有機(jī)化合物的光化學(xué)反應(yīng)開始的。早期光化學(xué)家認(rèn)為光是一種特殊的、能夠產(chǎn)生某些反應(yīng)的試劑。18世紀(jì)末期Hales首次報(bào)道了植物的光合作用,開始研究光與物質(zhì)相互作用所引起的一些物理變化和化學(xué)變化。1843年Draper 報(bào)道了H2與Cl2在氣相中發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的科研成果,并提出了光化學(xué)反應(yīng)第一定律。1908年Ciamician 利用地中海地區(qū)的強(qiáng)烈的陽光進(jìn)行各種化合物光化學(xué)反應(yīng)的研究,只是當(dāng)時(shí)對反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)還不能鑒定。到60年代上半葉，已經(jīng)有大量的有機(jī)光化學(xué)反應(yīng)被發(fā)現(xiàn)。60年代后期，隨著量子化學(xué)在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用和物理測試手段的突破，光化學(xué)開始飛速發(fā)展。現(xiàn)在，光化學(xué)被理解為分子吸收大約200至700nm范圍內(nèi)的光，使分子到達(dá)電子激發(fā)態(tài)的化學(xué)。由于光是電磁輻射，光化學(xué)研究的是物質(zhì)與光相互作用引起的變化。
光化學(xué)合成在有機(jī)合成化學(xué)，特別在一些非常見結(jié)構(gòu)的合成中占有特殊地位，能大大縮短傳統(tǒng)合成化學(xué)的步驟而且經(jīng)濟(jì)適用，其主要突出的成就是天然產(chǎn)物及其中間體的合成。光敏化作用可以提高烯烴由單重態(tài)到三重態(tài)之間的系間竄越效率，引發(fā)烯烴的光異構(gòu)反應(yīng)和光重排反應(yīng)。烯烴的光誘導(dǎo)順反異構(gòu)化反應(yīng)可用于合成純的維生素A，在醫(yī)藥合成中是關(guān)鍵的一步；光誘導(dǎo)價(jià)鍵異構(gòu)化反應(yīng)可以方便合成香料或貯能化合物，降冰片二烯在電子轉(zhuǎn)移或三重態(tài)光敏劑作用下，生成貯能化合物四環(huán)烷；周環(huán)反應(yīng)在應(yīng)用中有許多合成實(shí)例，是一類很重要的有機(jī)光化學(xué)合成反應(yīng)，其中麥角固醇或7-去氫膽固醇經(jīng)光照單重態(tài)開環(huán)反應(yīng)可分別生成預(yù)維生素D2和D3是利用光化學(xué)技術(shù)最為成功的例子。光氧化反應(yīng)的研究在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、有機(jī)物的降解等方面都有重要的意義，在有機(jī)合成上也占有特別重要的位置。α-蒎烯經(jīng)雙鍵移位轉(zhuǎn)化生成β-蒎烯，中間產(chǎn)物無需分離提純，總產(chǎn)率達(dá)42%，這是當(dāng)前文獻(xiàn)報(bào)道中產(chǎn)率高，且較簡便的轉(zhuǎn)化方法。
超分子是由兩個(gè)以上獨(dú)立的分子亞單位（不同組分）通過不同鍵合形式組成，包括共價(jià)鍵、靜電相互作用以及分子建立等[5]。利用超分子光化學(xué)成功地合成了大環(huán)化合物，為提高大環(huán)化合物的合成開辟了新的途徑。系統(tǒng)地研究了分子間和分子內(nèi)激基締合物和激基復(fù)合物的形成條件、形成動(dòng)態(tài)學(xué)、光物理和光化學(xué)特性，首次用光譜數(shù)據(jù)證實(shí)了超分子體系中三重態(tài)激基締合物的存在。在多種微反應(yīng)器中高選擇性地合成了大環(huán)化合物，高選擇性地進(jìn)行了烯烴的光氧化反應(yīng)，證實(shí)了利用主客體化合物的包結(jié)作用可以提高反應(yīng)速度、增加反應(yīng)選擇性。在超分子自組裝基礎(chǔ)上，通過動(dòng)態(tài)組裝構(gòu)建了基于螺旋與線型分子主客體相互作用的分子機(jī)器，并在分子水平上實(shí)現(xiàn)對其運(yùn)動(dòng)的調(diào)控。
光催化反應(yīng)的機(jī)理和應(yīng)用基礎(chǔ)研究是近年來一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，目前在我國得到了較為深入的開展。從分子水平研究了染料分子在半導(dǎo)體顆粒表面的吸附模型與界面光化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，發(fā)現(xiàn)不同的吸附模型導(dǎo)致不同的反應(yīng)途徑和不同的反應(yīng)產(chǎn)物;利用多種現(xiàn)代分析手段從分子水平進(jìn)行了反應(yīng)機(jī)理的研究，提出了可見光光催化降解有機(jī)污染物和染料可見光Fenton降解的反應(yīng)機(jī)理，受到國際同行的廣泛認(rèn)同。利用敏化光催化反應(yīng)開展的有機(jī)合成反應(yīng)的研究也取得重要的進(jìn)展，為光催化還原反應(yīng)提供了新的實(shí)驗(yàn)和理論證據(jù)。 |
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