Влияние межмолекулярных взаимодействий на спектрально-люминесцентные свойства производных нафталина и кумарина 1

• Автор: Жаркова, Оксана Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

1. Спектрально-люминесцентные свойства многоатомных молекул и межмолекулярные взаимодействия
2. Экспериментальные и теоретические методики исследований спектрально-люминесцентных свойств многоатомных молекул
2Л. Регистрация электронных спектров поглощения
2.2. Регистрация спектров флуоресценции
2.3. Подготовка образцов
2.4. Методика проведения квантово-химических расчётов многоатомных молекул
3. Спектрально-люминесцентные свойства 1-нафтола в растворах
3.1. Электронные спектры поглощения 1-нафтола
3.2. Электронные спектры флуоресценции и фотопроцессы 1-наф-тола
4. Спектрально-люминесцентные свойства продана и кумарина 1 в растворах
4.1. Спектрально-люминесцентные свойства продана
4.2. Спектрально-люминесцентные свойства кумарина 1
Заключение
Список используемой литературы
Актуальность темы: Основной задачей фотофизики молекул является установление зависимости спектрально-люминесцентных свойств молекул от их электронного, химического строения и межмолекулярных взаимодействий.
К настоящему времени изучена зависимость спектрально-люминесцентных свойств многоатомных органических молекул от их химического и электронного строения. Это работы Теренина, Плотникова, Шигорина, Нур-мухаметова, Каша, Турро, Лаковича. Такие зависимости позволяют не только правильно интерпретировать наблюдаемые характеристики многих классов многоатомных органических соединений, но и предсказывать их и создавать новые вещества с заданными свойствами.
В большинстве научных исследований и практических применений молекулы находятся в конденсированной фазе и на их свойства влияют межмо-лекулярные взаимодействия ММВ. Многообразие проявления ММВ и большое число классов органических молекул требуют постоянного развития знаний и методов исследования. Большой вклад в становление и развитие спектроскопии ММВ внесли Теренин, Бахшиев, Бейлисс, Макрэ и Липтей. Непрерывное усложнение задач, стоящих перед фотофизикой молекул предъявляет новые требования к информации о структуре органических молекул, их комплексов в растворах, и, в первую очередь, об электронной структуре, как самих молекул, так и их комплексов, поскольку именно распределение электронной плотности оказывает решающее влияние на спектральные характеристики, фотохимическую и биологическую активность.
В практических приложениях важны свойства сложных молекулярных систем (флуоресцентные зонды и лазерно-активные среды). Известно, что ММВ создают возможность управления параметрами фотофизических процессов в сложных молекулярных системах. ММВ условно делятся на специфические и универсальные. Специфические ММВ всегда проявляются на фоне универсального влияния среды, поэтому актуальной задачей является выделение вклада универсальных ММВ. Различные способы учёта универсальных ММВ рассмотрены в [1-5]. Однако в большинстве реальных молекулярных системах преобладающую роль играют специфические взаимодействия, наиболее значимые из которых: водородная связь и фотоперенос протона, а также комплексы донорно-акцепторного типа.
Специфические ММВ носят квазихимический характер, т.е. специфические взаимодействия зависят от структуры взаимодействующих молекул и их проявление в различных электронных состояниях может быть разным.
Грамотное исследование спектрально-люминесцентных свойств молекулы и её комплексов невозможно на основе только экспериментальных или теоретических исследований, поскольку из эксперимента нельзя определить многие из характеристик молекулы, необходимые для рассмотрения ММВ и фотопроцессов. Например, в большинстве случаев отсутствует количественная информация о влиянии ММВ на константы скоростей фотопроцессов. При интерпретации фотофизики молекул в растворах (гомогенные, бинарные) чрезвычайно важным является правильное понимание строения комплекса в растворе. При этом важным этапом исследования является моделирование структуры комплекса: состав, пространственное строение (геометрия). Структура сложного молекулярного комплекса существенным образом определяется ММВ между исследуемой молекулой и окружающей средой.
В данной работе для исследования выбраны молекулы, содержащие один центр, обладающий как протонодонорными, так и протоноакцепторными свойствами (1-нафтол) и два протоноакцепторных центра (ргобап (продан - 6-пропионил-2-диметиламин-нафталин), кумарин 1), и рассмотрены процессы комплексообразования данных молекул по типу водородной связи (нормальная водородная связь и комплексы с переносом протона) и донор-но-акцепторных взаимодействий. Выбранные молекулы характеризуются маПри измерении спектров поглощения кумарина 1 использовались следующие гомогенные растворители: гексан, изопропанол, вода, а спектров флуоресценции гомогенные и бинарные растворители: гексан, изопропанол, вода, гексан + нитрометан, изопропанол + нитрометан, изопропанол + вода. Концентрация кумарина 1 в растворах составила МО “4 М. Концентрация нитрометана в растворе изопропанол + нитрометан изменяется в пределах от 0 - 9,3-10М, а в смеси изооктан + нитрометан в пределах от 0-7,МО'4 М.
При измерении спектров поглощения продана использовались гомогенные растворители (изооктан, изопропанол, вода) и бинарные смеси (изооктан + нитрометан, изопропанол + нитрометан). При измерении спектров флуоресценции продана были использованы следующие растворители: изооктан, изопропанол, вода, изооктан + изопропанол, изопропанол + изооктан, изопропанол + вода, изооктан + нитрометан, изопропанол + нитрометан. Используемые концентрации продана: 1,1-102,2-1 О*4, 2,2-10'5 М. Концентрация нитрометана в растворе изопропанол + нитрометан изменяется в пределах от 0 до 5,6-10 4 М, а в смеси изооктан + нитрометан в пределах от 0 - 1,6-10-1 М.
Для того чтобы приготовить гомогенный раствор вещества, сначала готовят раствор высокой концентрации (исходный), а затем разбавляют его в один или несколько приёмов до нужной концентрации. Гомогенные растворы всех соединений готовились путём разбавления исходного раствора до необходимой концентрации, при которой оптическая плотность раствора имела оптимальное значение. Концентрация исходного раствора для каждого из соединений составляла 10'3 и 10'4 М. В качестве опорного спектра в спектрах поглощения для гомогенных растворов, использовался сам растворитель, например, этанол, гексан и т.д. К примеру, для того чтобы снять спектр поглощения в области меньших частот, было достаточно концентрации 1-нафтола 7-10’5 М. Растворив 10 мг вещества (1-нафтол) на 100 см3 растворителя (этанол, изопропанол, вода, гексан, изооктан или ацетонитрил), получили