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有机光化学  041M5004H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:李嫕等
课程编号: 041M5004H 课时: 50 学分: 3.0
课程属性: 专业普及课 主讲教师:李嫕等
英文名称: Organic Photochemistry

教学目的、要求

本课程为化学专业以及部分生物和材料专业博士、硕士研究生的专业普及课。通过本课程的学习,掌握有机化合物光物理和光化学基本原理,包括电子激发态产生、基础理论、物理特性,以及典型的有机光化学反应类型、反应机理、和光化学反应的基础知识;了解光谱技术在有机光物理和光化学过程研究中的应用,以及现代光化学在信息材料、生物医药、能源、环境等交叉学科领域的应用背景和发展方向。
本课程是有机光化学、光功能材料、光生物等领域的基础课程,对高分子化学、分析化学、环境化学、生物科学等领域的学习和研究也有重要参考和借鉴意义。

预修课程

有机化学,物理化学

教 材

张建成,王夺元编著《现代光化学》,化学工业出版社,2006年,ISBN 7-5025-8947-3。

主要内容

三.讲授内容 
光化学概述,激发态的产生及物理物性,辐射跃迁,非辐射跃迁,能量传递,电子转移,分子轨道对称守恒原理及应用,烯烃光化学,芳烃光化学,羰基光化学,共轭烯酮光化学,光解反应(光消除和光裂解反应),光敏氧化,稳态光谱检测技术,时间分辨发光光谱测量技术,瞬态吸收光谱检测技术,生物光化学,能源光化学,环境光化学。
四.教学重点与难点 
光化学绪论和概述
生活中的光化学,有机光化学中所涉及的一些基本概念,包括电子激发态、能级、势能面、不同波长光子能量对应的化学键能、光化学研究所对应的时间范围、以及光子的计量等。
激发态的产生及其物理特性
电子激发态的产生、激发态物理特性及分子内物理失活途径,包括构造原理、重要的光化学定律和选择性规则、电子跃迁和吸收光谱,单重态和三重态表示方法和性质、Joblonski图,以及失活途径、激发态寿命和量子产率等。
辐射跃迁
荧光、磷光、延迟荧光、激基缔(复)合物的概念、性质、影响因素、及定量表征。
非辐射跃迁
非辐射跃迁理论、规律及研究方法;内转换和系间窜越的概念、性质、影响因素、及定量表征。
能量传递
能量传递的概念和分类,能量传递机制、特点、影响因素和定量表征。
电子转移
电子转移的概念,Macus电子转移理论和Rehm-Weller方程。
分子轨道对称守恒原理及应用
分子轨道对称守恒原理及其在周环反应中的应用。
烯烃光化学
烯烃分子激发态的电子特性;分子内的光异构化反应和光加成反应的基本原理;分子内的光重排反应机理;分子间的光二聚反应。
芳烃光化学
芳烃分子激发态的电子特性;芳烃光取代反应的基本规律;芳烃光重排反应机理;芳烃光加成反应和光二聚反应。
羰基光化学
羰基化合物激发态的电子特性;羰基化合物光还原反应(Norrishi II)机理;羰基化合物α-位断裂反应(Norrishi I)机理;羰基化合物的光加成反应。
共轭烯酮光化学
共轭烯酮激发态的电子特性;共轭烯酮化合物光重排反应机理;共轭烯酮的分子内和分子间光加成反应。
光解反应(光消除和光裂解反应)
光解反应机理;光解反应的特殊应用。
光敏氧化
单线态氧的产生和特性;光氧化反应类型和反应机理;光敏氧化的主要应用。
稳态光谱检测技术
吸收光谱、荧光和磷光发射光谱、激发光谱、以及荧光量子产率等测量原理,有可能引起实验偏差的因素,以及稳态光谱测量在研究工作中的应用。
时间分辨发光光谱测量技术
常用时间分辨发光光谱测量原理、数据分析方法和在研究工作中的应用。
瞬态吸收光谱检测技术
瞬态吸收光谱的检测原理、测量、数据分析以及在研究工作中的应用。
生物光化学
光合作用及人工模拟光合作用;生物分子的敏化氧化;光动力治疗的基本原理和方法;光控开关与药物缓释;细胞荧光成像。
能源光化学
太阳能电池的基本原理与器件结构;太阳能电池的研究进展和发展趋势;太阳能电解水制氢的基本原理和器件结构;太阳能电解水制氢的研究进展和发展趋势。
环境光化学
大气环境污染产生的原因和机制;我国土壤和水域污染的现状;光降解污水处理的反应机理,光化学技术在环境处理中的研究进展和发展趋势。
五、学时分配与进度计划 
绪论及光化学概述(1.5学时,第2周),激发态的产生及物理物性(1.5学时,第2周),辐射跃迁和非辐射跃迁(3学时,第3周),能量传递(4学时,第4-5周),电子转移(2学时,第5周),烯烃光化学(3学时,第6周),芳烃光化学(3学时,第7周),羰基光化学(3学时,第8周)、共轭烯酮光化学和光解反应(3学时,第9周),光敏氧化(3学时,第10周),分子轨道对称守恒原理及应用(3学时,第11周),考试(2学时,第12周),稳态光谱检测技术(3学时,第13周),时间分辨发光光谱测量技术(3学时,第14周),瞬态吸收光谱检测技术(3学时,第15周),生物光化学(3学时,第16周),能源光化学(3学时,第17周),环境光化学(3学时,第18周)。

参考文献

1. Nicholas J. Turro著《Modern Molecular Photochemistry》; The Benjamin/Cumming Publishing Co., Inc., Menlo Park, CA, 1978年, ISBN 0-8053-9353-6。
2.Nicholas J. Turro, V. Ramamurthy, J. C. Scaiano著《Modern Molecular Photochemistry of Organic Molecules》; University Science Books, Sausalito, CA, 2010年,ISBN 978-1-891389-25-2。
3.George J. Kavarnos著《Fundamentals of Photoinduced Electron Transfer》; VCH Publishers, Inc., New York, NY, 1993年,ISBN 0-89573-751-5。
4. Joseph R. Lakowicz著《Principles of Fluorescence Spectroscopy》, Third Edition; Springer Science+Business Media, LLC, New York, NY, 2006年,ISBN-13: 978-0387-31278-1。
5. 樊美公等著,《光化学基本原理与光子学材料科学》,科学出版社,北京,2001。
6. 近期发表的相关文献。

授课时间: 星期二, 第5、6、7节
授课地点: 教2-207
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20

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