光异构化英文解释翻译、光异构化的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 photoisomerization
分词翻译:
光的英语翻译:
light; ray; honour; merely; naked; scenery; smooth
【化】 light
【医】 light; phot-; photo-
异构化的英语翻译:
【化】 isomerization
【医】 isomerization
专业解析
光异构化(Photoisomerization)是指分子在吸收特定波长的光能后,其原子空间排列发生可逆或不可逆改变,从而生成结构异构体的过程。该术语的英文对照为 Photoisomerization,其中 "photo-" 表示光,"isomerization" 指异构化反应。
核心机制与特点
- 光驱动性:反应由光子能量触发,分子吸收光后跃迁至激发态(通常是单重态或三重态),激发态分子因能量升高、键角或键长变化而发生构型翻转、键旋转或原子迁移。这与依赖热能的传统异构化有本质区别。
- 结构变化类型:
- 顺反异构 (Cis-Trans Isomerization):最常见类型,涉及双键(如C=C, C=N, N=N)或环系周围取代基空间位置的互换。例如,视黄醛在视网膜感光细胞中的光异构化是视觉产生的关键步骤。
- 价键异构 (Valence Isomerization):如降冰片二烯(Norbornadiene)在光照下转化为四环烷(Quadricyclane),涉及键的断裂与重组。
- 手性中心反转/构象变化:某些分子可能发生对映体互变或优势构象改变。
- 可逆性:许多光异构化反应是可逆的。反向过程可通过光照(不同波长)或热能实现,构成分子开关或光响应材料的基础。
重要应用领域
- 光响应材料:用于光控开关、光信息存储、光致变色染料(如螺吡喃、二芳基乙烯)和智能窗户。
- 生物光感受:视紫红质中11-顺式视黄醛吸收光子转变为全反式视黄醛,触发神经信号传导,实现视觉感知。
- 光药理学:设计光异构化药物前体(光笼化合物),通过光照在特定部位和时间点释放活性药物分子,实现精准治疗。
- 太阳能储存:如降冰片二烯/四环烷体系可将太阳能以化学键能形式储存,并在催化剂作用下释放热能。
关键术语汉英对照
- 光异构化 / Photoisomerization
- 顺反异构 / Cis-Trans Isomerization
- 激发态 / Excited State
- 分子开关 / Molecular Switch
- 光致变色 / Photochromism
- 视黄醛 / Retinal
- 光响应材料 / Photo-responsive Materials
权威参考来源:
- 光化学基础教材:Turro, N.J., Ramamurthy, V., & Scaiano, J.C. (2010). Modern Molecular Photochemistry of Organic Molecules. University Science Books. (涵盖机理与应用)
- 视觉光化学经典研究:Wald, G. (1968). The Molecular Basis of Visual Excitation. Nature, 219(5156), 800–807. (DOI: 10.1038/219800a0)
- 分子开关综述:Feringa, B.L. (2001). Molecular Switches. Chemical Reviews, 101(12), 3611–3658. (DOI: 10.1021/cr990346l)
- 光致变色材料应用:Irie, M., et al. (2014). Photochromism of Diarylethene Molecules and Crystals: Memories, Switches, and Actuators. Chemical Reviews, 114(24), 12174–12277. (DOI: 10.1021/cr500249p)
- 光药理学进展:Velema, W.A., et al. (2014). Optical control of antibacterial activity. Nature Chemistry, 5(11), 924–928. (DOI: 10.1038/nchem.1750)
网络扩展解释
光异构化(Photoisomerization)是一种由光激发引起的分子结构变化过程,具体指分子吸收光子后,通过单分子化学反应实现同分异构体之间的可逆或不可逆转化。以下是其核心要点:
1.定义与基本特征
- 光驱动性:反应需光能激活,通常在飞秒($10^{-15}$秒)级时间尺度内完成,速度极快。
- 可逆性:多数光异构化反应可逆,例如偶氮苯分子在光照下可在顺式和反式构型间切换。
2.分类与机理
根据结构变化类型,可分为三类():
- 构象重排:分子片段绕单键旋转(如乙烷的交叉式与重叠式构象),能量差小,热能可逆转。
- 构型重排:双键或三键周围的结构旋转(如烯烃顺反异构化)。
- 结构重排:形成新键但分子组成不变(如环状化合物的开环与闭环)。
反应机理:以烯烃为例,光照激发至单重态(S₁)或三重态(T₁),C=C键扭转形成临界几何构型,随后发生异构化或返回基态(S₀)。
3.性质变化与应用
- 性质影响:异构化会改变分子吸收光谱、磁性、偶极矩等物化性质。
- 应用领域:
- 材料科学:用于光存储技术(如可重写CD/DVD)。
- 生物医学:调控蛋白质等生物大分子结构,阻断有害物质合成。
- 能源与药物:开发光驱动分子器件及药物递送系统。
4.挑战与突破
疏水染料在水溶液中的可逆光异构化曾面临困难,但通过纳米凝胶等受限微环境设计已实现有效调控。
如需更深入的技术细节或具体案例,可参考相关学术文献或百科资料(如)。
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