基于水自由基阳离子快速检测甲醇和乙醇

本文采用常压电晕放电电离质谱技术,开发了一种快速检测甲醇和乙醇含量的方法。基于水自由基阳离子分别与甲醇和乙醇相互作用形成相应的水自由基阳离子复合物[CH_(3)OH+H_(2)O]^(+·)(m/z 50)和[CH_(3)CH_(2)OH+H_(2)O]^(+·)(m/z 64),实现了不同种类酒精饮料中甲醇和乙醇的直接快速定性与定量分析。结果表明,甲醇和乙醇的检出限分别为0.011、0.004 mg/L,定量限分别为0.038、0.014 mg/L。该方法无需样品前处理、操作简单、分析速度快,适合含水体系的检测,对复杂体系中甲醇和乙醇的定量分析具有指导意义。

水自由基阳离子与苯及其衍生物反应的质谱研究

研究水自由基阳离子的化学性质对阐释水相化学反应机理有着重要意义。本文研究了在线制备的(H_(2)O)_(2)^(+·)(m/z 36)与苯及其衍生物反应的特点。结果表明,当(H_(2)O)_(2)^(+·)与苯(C_(6)H_(6))、苯甲醚(C_(7)H_(8)O)、2,4-二甲基苯胺(C_(8)H_(11)N)等没有吸电子基团的化合物反应时,除产生对应的电子转移反应产物(C_(6)H_(6))^(+·)(m/z 78)、(C_(7)H_(8)O)^(+·)(m/z108)或质子转移反应产物(C_(8)H_(11)N+H)+(m/z 122)外,还发现苯酚相关产物(C_(6)H_(5)OH)^(+·)(m/z 94)、(C_(7)H_(7)O-OH)^(+·)(m/z 124)以及(C_(8)H_(10)NOH+H)+(m/z 138)。同位素标记实验表明,苯酚相关产物中的OH来源于水自由基阳离子。然而,当(H_(2)O)_(2)^(+·)与苯甲腈(C_(6)H_(5)CN)或硝基苯(C_(6)H_(5)NO_(2))等有强吸电子基团的取代苯反应时,主要通过取代反应产生(C_(6)H_(5)CN+H_(2)O)^(+·)(m/z 121)和(C_(6)H_(5)NO_(2)+H_(2)O)^(+·)(m/z 141),并未发现羟基化产物。由以上结果可知,(H_(2)O)_(2)^(+·)与底物分子的反应可通过电子转移(底物自由基阳离子)、质子转移(质子化产物)、解离电子转移(羟基化产物)和取代等4个过程发生,这可能与(H_(2)O)_(2)^(+·)存在(H_(2)O)H^(+)-^(·)OH和[H_(2)O∴OH_(2)]^(+·)_(2)种互变结构有关。本研究推测,苯环上的吸电子基团有利于[H_(2)O∴OH_(2)]^(+·)结构的存在,从而发生取代反应,当苯环上没有吸电子基团时,苯环上的富电子体系有利于(H_(2)O)H^(+)-^(·)OH结构的存在,而质子转移结构中的羟基自由基可以将苯氧化成苯酚,该结果有助于阐明苯及其衍生物与(H_(2)O)_(2)^(+·)相关的化学反应过程。

水自由基阳离子化学的研究进展

对水自由基阳离子及其团簇离子((H_(2)O)_(n)^(+·))反应的研究可更好地理解某些自然过程的机制,如水溶液中的质子转移、氢键形成、DNA等生物大分子的破坏以及发现新的气相反应和产物.此外,(H_(2)O)_(n)^(+·)在放射生物学中以及作为初级反应离子在选择性电离和提高分析灵敏度等分析领域均具有广阔的应用前景.目前,质子化水团簇和水合电子成键及结构研究较多,但对具有超高的反应活性和极短寿命的(H_(2)O)_(n)^(+·)的分离和理化性质研究较少.近期,质谱技术、分子光谱-质谱联合技术和高精度量子化学理论计算发展迅速,基于此综述有关(H_(2)O)_(n)^(+·)的形成方法与产生机制、结构理论模拟与实验验证、化学性质分析以及应用研究等方面的进展.

丁烯和丁烷自由基阳离子的分子结构和超精细结构的理论研究

用密度函数理论B3LYP方法和 6 31G(d ,p) ,6 311G(d ,p)及 6 311+G(d ,p)基组 ,分别对 1 C4 H+ 8,2 C4 H+ 8和C4 H+ 10 进行了构型优化和频率分析计算 .预言 1 C4 H+ 8具有非平面构型 ,与以往报道的从头算和密度函数理论计算结果不同 .在各自由基阳离子的B3LYP构型上 ,进行了B3LYP、MP2及MRSDCI方法的超精细偶合常数计算 ,得到了比以往更好的结果 ,特别是MP2 / /B3LYP计算值是至今与实验值符合得最好的理论计算结果 .

己烯自由基阳离子的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论B3LYP方法和 6 31G(d ,p) ,6 31+G(d ,p) ,6 311G(d ,p)及 6 311+G(d ,p)基组 ,分别对 1 C6H+ 12 ,2 C6H+ 12 和 3 C6H+ 12 的各种构象进行了几何构型优化 ,并在B3LYP/ 6 311G(d ,p)水平上进行了频率分析计算 .在各优化构型上 ,使用B3LYP和MP2 (full)方法进行了超精细结构的计算 .计算的 3 C6H+ 12 的超精细偶合常数比以往的计算结果更好 ;1 C6H+ 12 和 2 C6H+ 12 的超精细偶合常数目前尚无实验数据报道 ,本计算预言了它们的超精细偶合常数和最稳定构型 .

戊烯自由基阳离子的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论B3LYP方法和6-31G(d,p)、6-31+G(d,p)、6-311G(d,p)及6-311+G(d,p)基组,分别对2-C5H10+和1-C5H10+的各种构象进行了几何构型优化,并用B3LYP/6-311G(d,p)进行了频率分析计算.计算预言1-C5H10+具有非平面构型,与以往报导的从头算计算结论相反.在两个自由基阳离子的各种构象的B3LYP几何构型上,进行了B3LYP和UMP2(full)方法的超精细偶合常数计算,得到了比以往更好的结果.

一例可分离的双核铁氢自由基阳离子

成功分离得到了一例双核铁氢自由基阳离子盐cis-[Fe2Cp2(μ-H)(μ-PPh2)(CO)2]·+[Al(OC(CF3)3)4]-(cis-1·+[Al(OC(CF3)3)4]-)晶体,并使用单晶X射线衍射、电子顺磁共振、红外光谱、紫外-可见光谱以及密度泛函理论对它进行了表征和理论计算。电子顺磁共振和密度泛函理论计算分析表明,自由基的自旋密度主要均等分布于2个铁原子上。

气相水二聚体自由基阳离子结构的质谱研究

水是最重要的化合物之一,在各领域发挥着重要作用。本文在常温常压下在线制备了水二聚体自由基阳离子(H_(2)O)_(2)^(+)·,通过碰撞诱导解离(CID)实验,结合同位素标记法对(H_(2)O)_(2)^(+)·结构进行了研究。结果表明,(H_(2)O)_(2)^(+)·(m/z 36)会竞争性丢失OH·和H_(2)O,得到m/z 19(H_(2)OH^(+))和m/z 18(H_(2)O^(+)·),揭示(H_(2)O)_(2)^(+)·(m/z 36)可能以两种不同结构存在,即H结合的非对称结构[H_(2)OH^(+)—·OH](A[HT5"SS])和O—O结合的对称结构[H_(2)O∴OH 2]^(+)(B[HT5"SS])。此外,使用氘化水(D_(2)O)和富含18 O的水(H_(2)18O)进行了同位素标记实验。(D_(2)O)2^(+)·(m/z 40),(H_(2)O·D_(2)O)^(+)·(m/z 38)和(H_(2)O·H_(2)18O)^(+)·(m/z 38)的碰撞诱导解离结果同样佐证了水二聚体自由基阳离子存在两种不同结构。这将有助于阐明与(H_(2)O)_(2)^(+)·有关的生物过程和化学反应。

二硫-水自由基阳离子复合物中二中心三电子键的质谱研究

含硫二中心三电子(2c3e)键的研究一直是蛋白质中自由基传递领域的重要课题。本研究采用串联质谱和同位素标记方法研究不同位阻[R S-S R+H_(2)O]^(+·)的质谱碎裂模式,以探索位阻不同时这些自由基阳离子配合物内2c3e键的结构性质。结果表明,空间位阻低的[R S-S R+H_(2)O]^(+·)(R=甲基,乙基或丙基)碎裂时主要产生[R SH+H_(2)O]^(+·)和[R SOH+H]+2种离子,而空间位阻高的[R S-S R+H_(2)O]^(+·)(R=异丙基或叔丁基)主要碎片离子是由母离子丢失H_(2)O而形成的[R S-S R]^(+·)。因此,在空间位阻低的[R S-S R+H_(2)O]^(+·)中2c3e键应以[S∴S]^(+)的形式存在,而在空间位阻高的[R S-S R+H_(2)O]^(+·)中2c3e键应以[S∴O]+的形式存在。由此可见,结构环境的不同对自由基结构的性质有重要影响,这有助于理解与2c3e键有关的化学反应和生物体中自由基的传递过程机理。

碰撞激活诱导的双势阱势能面可以实现9-甲基-8-氧鸟嘌呤-9-甲基腺嘌呤碱基对阳离子自由基的质子转移

8-氧鸟嘌呤(OG)是最常见的核碱基氧化损伤,它在复制过程中可以用Hoogsteen的模式与腺嘌呤(A)错误配对.0G.A碱基对不仅可以诱发G·C→T·A的颠换突变,而且由于OG的电离势和氧化电位低于天然DNA碱基更容易受到电离辐射和单电子氧化的影响,本文报道了[9MOG·9MA]^(·+)碱華对阳离子自由基的形成.和碰撞诱导解离,该碱基对利用9-甲基8-氧鸟嘌呤(9MOG)和9-甲基腺嘌呤(9MA)模拟相对应的核苷酸.实验通过电喷雾产生Cu(Ⅱ)碱基复合物继之以氧化分离产生[9MOG·9MA]^(·+),并使用导向离子束串级质谱仪检测[9MOG·9MA]^(·+)的碰撞诱导解离、通过测量在不同碰撞能量下的解离产物和反应截面,可以得出[9MOG-H]+[9MA+H]^(+)(主要解离通道)和9MOG^(·+)+9MA(次要通道)的0 K解离阈能分别为1.8和1.65 eV.使用密度泛函理论对[9MOG·9MA]^(·+)的结构计算发现其所有重要构象都发生了质子转移生成[9MOG-H]^(·)·[9MA+H]^(+).另一方面,9MOG^(·+)+9MA的解离通道却需要9MOG^(·+)9MA作为中间体.看似矛盾的结果可以用碰撞活化后反应势能面上出现的双重势阱和由此触发的激发态质子转移平衡([9MOG-H]^(·)·[9MA+H]^(+))^(*)→←(9MOG6(·+)·9MA)^(*)来解释.本文实验和理论研究揭示了这种生物学上重要的非规范碱基对如何在氧化和电离损伤时发生解离.

气相中碱基与核苷自由基的产生与结构研究

核苷自由基在生物体内扮演着关键角色,特别是在DNA损伤过程中。为深入研究这些自由基的性质、反应机制以及与其他生物分子的相互作用,确定其结构至关重要。质谱通过提供高真空环境,为自由基离子创造了惰性的研究环境,在核苷自由基和碱基自由基的气相研究中展示了不可替代的作用。此外,结合串联质谱和理论计算,能够更准确地分析自由基结构。本文总结了近20年来基于质谱技术的气相中碱基与核苷自由基的研究,详细介绍了自由基离子的产生方法、研究手段以及结构分析的最新成果,提出了对于高活性自由基中间体的结构研究,以及自由基异构体的选择性产生仍然面临挑战,亟需发展新的实验方法和技术手段。

实验与理论研究G-四链体中鸟嘌呤自由基阳离子脱质子反应

G-四链体传输空穴的特殊性质使其有望应用于发展分子电子器件.由于鸟嘌呤自由基阳离子(G^(·+))脱质子反应会中断空穴传递,影响传递效率,我们对G-四链体AG_3(T_2AG_3)_3中G^(·+)脱质子过程展开了理论与实验的研究.根据瞬态紫外可见吸收光谱,确定了脱质子产物是G(N(2)-H)·;通过测量不同温度下G^(·+)脱N(2)-H质子的速率常数,得到脱质子活化能为20.0±1.0kJ/mol.进而,采用显性水和连续溶剂化模型相结合的方法模拟G-四链体中G^(·+)脱质子环境,在M062X/6-31G(d)水平上得到了脱质子势垒(26.4kJ/mol).结合实验值,理论计算的势能面描述了G-四链体中G^(·+)脱N2-H的过程.这些结果为G-四链体在电子器件方面的应用提供了重要依据和指导.

常压下水自由基阳离子与双(2-羟乙基)二硫醚作用的质谱研究

生物体内,蛋白质中二硫键的自由基损伤会影响蛋白结构与功能,与细胞的衰老也有重要联系.因此研究自由基与二硫键相互作用机理,理解自由基与二硫键作用过程,对二硫键的断裂与保护有着重要意义.采取液体辅助的表面解吸常压化学电离技术,搭建在线监测(H_2O)_n^(+·)与双(2-羟乙基)二硫醚(HEDS)相互作用装置,制备高丰度的水自由基阳离子(H_2O)_n^(+·)(n=2～4),通过线性离子阱质谱仪,结合密度泛函理论方法,对(H_2O)_n^(+·)与HEDS作用的质谱行为及热力学过程进行研究.结果表明,(H_2O)_n^(+·)与HEDS发生相互作用,形成自由基复合物(M+H_2O)^(+·)(m/z172).其中(M+H_2O)^(+·)中H_2O是来源于(H_2O)_n^(+·).热力学计算显示, HEDS结构中β位羟基上的H与S以分子内五元环的形式形成弱氢键;反应过程中,(H_2O)_n^(+·)与HEDS中的羟基优先结合,形成(M+H_2O)^(+·)复合物后,二硫键将难以断裂.因此,在水自由基阳离子作用的过程中β位羟基对HEDS的二硫键有保护作用.

自由基-阳离子杂化型光引发剂的合成

通过改进合成方法,以碘苯、二苯醚或二苯硫醚衍生物为原料,制备了5种碘鎓盐型自由基-阳离子光引发剂,用正交实验设计法确定了产物[4-(对苯甲酰基苯硫基)苯]苯基碘鎓六氟磷酸盐的最佳合成条件:4-苯硫基二苯甲酮2.03 g(0.007 mol),羟基对甲苯磺酰氧碘苯3.29 g(0.008 4 mol),浓硫酸2 mL,n(乙酐)∶n(浓硫酸)=1.5∶1,反应温度60℃,反应时间24 h,收率47.9%。对合成的5种产物进行了结构表征。

两个氮氧自由基的合成与晶体结构:双自由基与阳离子自由基(英文)

合成并表征了2个氮氧自由基:2,2′-(2,5-二甲基苯基)-1,4-双(4,4,5,5-四甲基咪唑啉-3-氧化-1-氧基)自由基1和水合碘化m-N,N′,N″-三甲基苯铵基)-4,4,5,5-四甲基咪唑啉-3-氧化-1-氧基自由基2。双自由基1和阳离子自由基2均结晶于单斜晶系,P21/c空间群。通过分子间的氢键作用,2个化合物形成三维超分子体系。

自由基-阳离子混杂光固化体系研究概况

混杂光固化是指在同一体系中采用2种或2种以上不同类型的聚合反应使体系固化的方法。混杂光固化体系中比较重要的是自由基-阳离子混杂光固化体系。本文介绍了自由基-阳离子混杂光固化体系的原理及发展概况。

一种简易型顺磁波谱电化学池的设计和卟啉π-阳离子自由基的检测

设计了一种简易型全玻璃ESR薄层现场波谱电化学池,以高7mm,直径0.5mm的铂柱工作电极安放在直径1mm的玻璃管中,形成体积为4.7μl的薄层池,2ml溶液就可以工作。在二氯乙烷中,进行了薄层电化学性能表征,并对(TPP)H_2的电极氧化过程进行了研究,发现电生的(TPP)H_2阳离子自由基有动力学后行反应。可能的机理是自由基岐化反应伴随着Cl^-引起的异卟啉的生成反应。

自由基-阳离子混杂光固化硅树脂的合成与性能研究

通过水解-缩聚法制备了一种可自由基-阳离子混杂光固化的MTQ硅树脂(HUV-MTQ),利用红外光谱、核磁氢谱和凝胶渗透色谱对HUV-MTQ进行了结构表征;采用实时红外对HUV-MTQ光聚合过程中双键和环氧基的转化率进行研究,以此优选出自由基-阳离子混杂光引发剂的最佳配比与用量;并对HUV-MTQ光固化制品的力学性能、光学性能以及热性能随HUV-MTQ缩聚温度的变化进行了分析。结果表明:阳离子与自由基光引发剂的最佳质量比为1.5,最佳质量分数为15.0%,双键和环氧基的最终转化率分别为80.5%和87.4%。在70℃下缩聚制备的HUV-MTQ的UV固化制品的透光率为92.2%,耐热性能与耐黄变性能最好。

环氧树脂/不饱和聚酯自由基-阳离子混杂光固化及自分层特性的研究

以酸酐和二元醇为单体制备了不饱和聚酯,后加入活性稀释剂甲基丙烯酸六氟丁酯,制备了含氟不饱和聚酯(F-UPR)。将F-UPR与双酚A型环氧树脂(ER)按照不同的质量比进行复合,以二苯基碘六氟磷酸盐为光引发剂,以异丙基硫杂酮为光敏剂,进行固化成膜,得到ER/F-UPR复合体系。对其光固化过程及机理进行分析,对不同质量配比的ER/F-UPR涂膜的凝胶率、力学性能、动态力学性能及固化膜的微观结构进行测试与表征。研究结果表明:ER/F-UPR复合体系进行了自由基和阳离子协同反应的固化过程;随着环氧树脂含量的增加,ER/F-UPR复合涂膜的附着力和硬度增加,冲击强度先增后降;当m(ER/F)∶m(UPR)=3∶1时,固化膜具有较佳的力学性能,凝胶率最大为93.2%,玻璃化转变温度为79.8℃,涂膜上表面对水接触角为98.8°;微观结构分析表明,氟元素在固化膜的上表面富集,环氧树脂则在固化膜的底面富集,形成自分层涂层。

不同纯度藻蓝蛋白对ABTS阳离子自由基清除动力学研究

为探究不同纯度藻蓝蛋白抗氧化动力学特点,利用2,2′-联氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(2,2′-azino-bis(3ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)阳离子自由基法,测定并建立5种不同纯度藻蓝蛋白清除ABTS阳离子自由基的剂量、时间变化关系,并建立准一级、准二级反应动力学模型,拟合得出反应速率常数,同时分析建立反应速率常数与藻蓝蛋白纯度、色基含量及蛋白质含量的关系.结果发现,5种藻蓝蛋白均能较好地清除ABTS阳离子自由基,其清除率与藻蓝蛋白呈线性量效关系,准二级反应动力学能更好地拟合藻蓝蛋白对ABTS阳离子自由基清除率,且藻蓝蛋白清除ABTS阳离子自由基反应的动力学速率常数与藻蓝蛋白的蛋白质含量纯度成正相关,与藻蓝蛋白的色基相关性不显著或呈负相关,表明藻蓝蛋白对ABTS阳离子自由基起主要清除作用的是藻蓝蛋白中蛋白质部分.