光異構化英文解釋翻譯、光異構化的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 photoisomerization
分詞翻譯:
光的英語翻譯:
light; ray; honour; merely; naked; scenery; smooth
【化】 light
【醫】 light; phot-; photo-
異構化的英語翻譯:
【化】 isomerization
【醫】 isomerization
專業解析
光異構化(Photoisomerization)是指分子在吸收特定波長的光能後,其原子空間排列發生可逆或不可逆改變,從而生成結構異構體的過程。該術語的英文對照為 Photoisomerization,其中 "photo-" 表示光,"isomerization" 指異構化反應。
核心機制與特點
- 光驅動性:反應由光子能量觸發,分子吸收光後躍遷至激發态(通常是單重态或三重态),激發态分子因能量升高、鍵角或鍵長變化而發生構型翻轉、鍵旋轉或原子遷移。這與依賴熱能的傳統異構化有本質區别。
- 結構變化類型:
- 順反異構 (Cis-Trans Isomerization):最常見類型,涉及雙鍵(如C=C, C=N, N=N)或環系周圍取代基空間位置的互換。例如,視黃醛在視網膜感光細胞中的光異構化是視覺産生的關鍵步驟。
- 價鍵異構 (Valence Isomerization):如降冰片二烯(Norbornadiene)在光照下轉化為四環烷(Quadricyclane),涉及鍵的斷裂與重組。
- 手性中心反轉/構象變化:某些分子可能發生對映體互變或優勢構象改變。
- 可逆性:許多光異構化反應是可逆的。反向過程可通過光照(不同波長)或熱能實現,構成分子開關或光響應材料的基礎。
重要應用領域
- 光響應材料:用于光控開關、光信息存儲、光緻變色染料(如螺吡喃、二芳基乙烯)和智能窗戶。
- 生物光感受:視紫紅質中11-順式視黃醛吸收光子轉變為全反式視黃醛,觸發神經信號傳導,實現視覺感知。
- 光藥理學:設計光異構化藥物前體(光籠化合物),通過光照在特定部位和時間點釋放活性藥物分子,實現精準治療。
- 太陽能儲存:如降冰片二烯/四環烷體系可将太陽能以化學鍵能形式儲存,并在催化劑作用下釋放熱能。
關鍵術語漢英對照
- 光異構化 / Photoisomerization
- 順反異構 / Cis-Trans Isomerization
- 激發态 / Excited State
- 分子開關 / Molecular Switch
- 光緻變色 / Photochromism
- 視黃醛 / Retinal
- 光響應材料 / Photo-responsive Materials
權威參考來源:
- 光化學基礎教材:Turro, N.J., Ramamurthy, V., & Scaiano, J.C. (2010). Modern Molecular Photochemistry of Organic Molecules. University Science Books. (涵蓋機理與應用)
- 視覺光化學經典研究:Wald, G. (1968). The Molecular Basis of Visual Excitation. Nature, 219(5156), 800–807. (DOI: 10.1038/219800a0)
- 分子開關綜述:Feringa, B.L. (2001). Molecular Switches. Chemical Reviews, 101(12), 3611–3658. (DOI: 10.1021/cr990346l)
- 光緻變色材料應用: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)
- 光藥理學進展:Velema, W.A., et al. (2014). Optical control of antibacterial activity. Nature Chemistry, 5(11), 924–928. (DOI: 10.1038/nchem.1750)
網絡擴展解釋
光異構化(Photoisomerization)是一種由光激發引起的分子結構變化過程,具體指分子吸收光子後,通過單分子化學反應實現同分異構體之間的可逆或不可逆轉化。以下是其核心要點:
1.定義與基本特征
- 光驅動性:反應需光能激活,通常在飛秒($10^{-15}$秒)級時間尺度内完成,速度極快。
- 可逆性:多數光異構化反應可逆,例如偶氮苯分子在光照下可在順式和反式構型間切換。
2.分類與機理
根據結構變化類型,可分為三類():
- 構象重排:分子片段繞單鍵旋轉(如乙烷的交叉式與重疊式構象),能量差小,熱能可逆轉。
- 構型重排:雙鍵或三鍵周圍的結構旋轉(如烯烴順反異構化)。
- 結構重排:形成新鍵但分子組成不變(如環狀化合物的開環與閉環)。
反應機理:以烯烴為例,光照激發至單重态(S₁)或三重态(T₁),C=C鍵扭轉形成臨界幾何構型,隨後發生異構化或返回基态(S₀)。
3.性質變化與應用
- 性質影響:異構化會改變分子吸收光譜、磁性、偶極矩等物化性質。
- 應用領域:
- 材料科學:用于光存儲技術(如可重寫CD/DVD)。
- 生物醫學:調控蛋白質等生物大分子結構,阻斷有害物質合成。
- 能源與藥物:開發光驅動分子器件及藥物遞送系統。
4.挑戰與突破
疏水染料在水溶液中的可逆光異構化曾面臨困難,但通過納米凝膠等受限微環境設計已實現有效調控。
如需更深入的技術細節或具體案例,可參考相關學術文獻或百科資料(如)。
分類
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