39、氧和一氧化氮与芳香分子的相互作用

氧和一氧化氮与芳香分子的相互作用

1. 氧和一氧化氮的基本性质

氧分子（$O_2$）具有三重基态（$^3\Sigma_g^-$），呈顺磁性，是电子受体。它有激发单重态（$^1\Delta_g$，$^1\Sigma_g^+$），激发能分别为 7882 $cm^{-1}$ 和 13121 $cm^{-1}$。一氧化氮（NO）是含奇数电子的最简单稳定分子，具有二重基态 $X^2\Pi_r$，因有未成对电子，室温下呈顺磁性（最低能级 $X^2\Pi_{1/2}$ 为抗磁性），也是电子受体。

2. 与芳香分子相互作用的光物理过程

• 氧与芳香分子（$^1M$）相互作用 ：
  • 接触 CT 吸收
  • 增强的 $S_0 - T_1$ 吸收
  • 三重态（$^3M^*$）激发猝灭
  • 单重态（$^1M^*$）激发猝灭
  • 存在从 $^3M^ $ 到 $^3O_2$ 的能量转移，产生单重激发氧：$^3M^ + ^3O_2 \to ^1M + ^1O_2$
  • 单重激发氧与基态芳香分子反应发生过氧化反应，常见于蒽和高级多并苯中。
• 一氧化氮与芳香分子相互作用 ：与氧类似，会产生接触 CT 吸收、增强的 $S_0 - T_1$ 吸收、三重态和单重态激发猝灭。但 NO 最低激发态（$a^4\Pi_j$）能量为 37900 $cm^{-1}$，超过芳香烃的三重态和几乎所有单重态激发能，不会发生类似氧的涉及单重激发氧