质子耦合电子转移红外光谱电化学研究

质子耦合电子转移(PCET)在生命过程中扮演极其重要的角色，而生物体内普遍存在的氢键，在生命过程中电子转移、分子识别、蛋白质（酶）结构调控等起作独特的作用。生物体系内PCET的机理研究，有助于在分子水平上理解生命过程，揭示生命过程电子、能量传递的本质。.本项目建立了红外光谱电化学多物种（波长）同时分析技术。在一次电化学过程中获得反应物、中间体、产物等物种的变化。在此基础上，开展醌类中药小分子及其母环（如：萘醌、蒽醌、1,8-二羟基萘醌、大黄素、大黄酸等）的电子转移机理研究。利用多种电化学技术（电位阶跃、循环伏安、差分脉冲等）研究该类化合物在不同环境中（质子溶剂、非质子溶剂，不同pH值溶液、缓冲溶液、非缓冲溶液）的电化学特性；基于红外光谱电化学循环伏吸法及导数循环伏吸法，开展分子内、分子间氢键对电子转移的影响研究。结合量化计算，在分子层次上研究电子转移机理，探讨氢键、质子化作用对反应机理、电子转移的影响。.研究表明，羟基的存在可显著改变电化学还原机理。羟基在还原中间体形成二聚体的过程中扮演重要角色。利用红外光谱电化学，我们发现还原过程中存在两种二聚体形式，结合量化计算，获得二聚体结构，同时观察到PCET过程。而在质子供体存在时，由于分子间氢键的作用，导致这种二聚现象会随着质子供体浓度的增加而减弱，直至完全消失。