溶剂极性对β

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作者：

徐胜楠

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摘要：

类胡萝卜素是自然界普遍存在的天然色素,此中β-胡萝卜素受到了研究者的极大关注.这主要是因为它在医学,食品工程方面都有广泛应用.β胡萝卜素可以作为食品添加剂,着色剂,更有医学功效,增加人体抵抗力并有效预防癌症,白内障,心血管疾病.β-胡萝卜素是具有共轭双键结构的短直链分子,是学习研究多烯分子的理想实验样品.综上无论从理论价值还是应用前景β-胡萝卜素都是非常好的研究课题. 多烯分子尤其β-胡萝卜素这种直链型分子,它的性质与其分子构造有十分紧密的关系.对此我们利用改变分子所处环境条件(温度,溶剂,压强等)来研究其分子构造和特征.当分子状态(液态,气态,溶液中)改变时,分子的能级和光谱也会改变,周围的环境会影响它的能级分布.分子的电子光谱,振动光谱,转动光谱的线宽,强度,频率会因为溶剂效应的影响而发生改变.研究光谱的变化,可以认识分子内部结构和性质,研究分子间的相互作用有十分重要的意义. 本论文研究了β-胡萝卜素分子溶于10种典型溶剂中的紫外-可见吸收谱和共振拉曼光谱.分别用溶剂极化率和介电常数这两种参量来表示溶剂的极性,利用测得的紫外-可见吸收光谱和共振拉曼光谱,计算出它的黄昆因子,拉曼散射截面,以及电子-声子耦合常数.讨论了当研究线性多烯分子电子-声子耦合常数时溶剂参量的选择问题,并取得以下创新性成果: 1.β-胡萝卜素分子的电子-声子耦合常数会受到溶剂的极化率,介电常数的影响;随着极化率的增大, β胡萝卜素分子紫外可见吸收光谱红移,这是由于0-0吸收峰波长与极化率呈线性关系,溶剂极性使得分子能级间能量差减小导致的.当溶剂极化率和溶剂密度增大时,分子的电子摇摆态等运动空间减小,分子的有序性增加,分子有效共轭长度增加,使得黄昆因子,电子-声子耦合常数减小,而溶剂分子极化率增加使得分子的诱导偶极矩增加,导致拉曼截面增加;当溶剂的介电常数增大时,对于非极性溶剂, β-胡萝卜素分子紫外-可见吸收光谱红移,电子-声子耦合常数减小,拉曼截面增加,对于极性溶剂,实验结果规律性不明显. 2.在20-60摄氏度的范围内,在极性溶剂1,2-二氯乙烷的β胡萝卜素分子的黄昆因子和电子-声子耦合常数较非极性溶剂环己烷强,分子的拉曼散射截面在极性溶剂中较非极性溶剂中的窄,这主要是由于非极性分子不含有固有偶极矩,因而溶液中的分子间作用力的种类要少于极性溶剂,极性溶剂中的这些力的作用会影响分子的结构有序性,使得分子的有效共轭长度减小,π电子离域扩展受阻,有量纲的电子-声子耦合增加,相干弱阻尼振动变弱.

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关键词：

β-胡萝卜素分子 拉曼光谱 溶剂效应 电子-声子耦合

学位级别：

硕士

学位年度：

2015

DOI：

10.3788/fgxb20133410.1373

被引量：

1