Фотовъзбудени органични молекули

Петър Марков (автор)

Мека корица, среден формат / 259 стр.

(неизползвана книга, отчислена от библиотека, без заглавна страница, отлично книжно тяло, леко захабен външен вид) 

*

УВОД

Разделянето на химията по обект на изследване (неорганична химия, органична химия) или по метод (аналитична химия, физикохимия) е широко известно. Има и друга класификация, не толкова популярна, но не по-малко съществена — термична химия и фотохимия. Химичните процеси са термични, когато протичат в основно състояние на молекулите, и фотохимични — когато взаимодействието е свързано с тяхното електронно възбудено състояние. Обект на фотохимията са структурните особености и реакционната способност на молекулите в това им състояние.

По принцип както термичните, така и фотохимичните процеси могат да бъдат разглеждани от единна точка, тъй като зависят от разпределението на електронната плътност на реагиращите моле­кули. Всъщност има някои съществени различия между тях, свързани преди всичко с обстоятелството, че за разлика от поглъщането на топлината поглъщането на електромагнитната енергия е квантов процес.

Електронно възбуденото състояние на молекулата възниква при поглъщане на светлина с енергия в интервала от 100 до 800 kJ.mol(-1). В резултат на фотовъзбуждането разпределянето на електронния й заряд съществено се променя. Ето защо, макар и изградена от същите градивни частици, тя по същество е нова частица, чиято реакционна способност е качествено различна от реакционната й способност в основно, невъзбудено състояние.

Многовековната история на химията е история на термичната химия. Основите на съвременната органична фотохимия са поставени едва преди около 90 години от Ciamician и Silbert с изучаването фотохимичните свойства на нитробензола и бензохи-нона. Перспективите на този нов. дял на органичната химия за първи път са ясно очертани от Ciamician през 1911 г. пред участниците в Конгреса по приложна химия в Ню Йорк [1]. От дистанцията на изминалите години неговите в известен смисъл пророчески думи: „Фотохимията е химия на бъдещето, основа на индустрия без дим и димни тръби", са безспорно впечатляващи.

На пръв поглед странно е обстоятелството, че човекът насочи погледа си толкова късно към област, която включва основите на живота. Един грандиозен фотохимичен процес — фотосинтезата, е в основата на живота на нашата планета. Възникването на градивните елементи на живата материя — аминокиселините и произлезлите от тях протеини, е също така резултат на въздейст­вието на слънчевата радиация върху някои прости неорганични съединения. Основна причина за това несъответствие е, че възникването на съвременната фотохимия стана възможно едва след изграждането на ново светоразбиране, основано на квантовата . механика.

В годините след Първата световна война фотохимията е област на физикохимията. Фотолизата на малки молекули в газова фаза е основен обект на изучаване в продължение на повече от 35 години. Преориентирането на .интересите на изследователите към големите органични молекули настъпи през 50-те години, когато се установи, че редица природни вещества под действието на светлината търпят съществени промени, които се отразяват върху тяхната биологична функция. Натрупаният значителен експеримен­тален материал позволи да бъде оформена първата класификация на процесите, които протичат от фотовъзбуденото състояние на органични молекули.

В съответствие с вътрешната логика на всяко научно изследване възниква необходимостта от обобщения относно връзката между структурните особености на фотовъзбудената молекула и нейната реакционна способност. Изследванията в тази област определят облика на органичната фотохимия през 60-те — 80-те години на настоящия век. Това е интензивно развиваща се област на органичната химия, в която намират приложение най-съвременни теоретични и експериментални методи. Тя е типична гранична наука, която се простира от физиката до биологията, медицината и техниката.

Изследвания в областта на органичната фотохимия у нас за първи път са проведени през 1971 г. в Катедрата пб органична химия на Софийския университет „Климент Охридски". Повече от 15 години основен обект на изучаване са фотохимичните свойства на дикарбонилни съединения, техни производни и аналози. Впоследствие изследвания върху фотохимията на природни орга­нични съединения са проведени и в Института по органична химия при БАН.

В първата част на книгата са разгледани основните принципи на фотохимията, нейни експериментални методи и приложения. Втората част има монографичен характер. Тя е посветена на фотохимията на дикарбонилните съединения и в известен смисъл представлява илюстрация на съвременното равнище на изследва­нията в областта на органичната фотохимия. Доколкото е възможно, собствените резултати са съпоставени с данни на други автори. Обект на обсъждане са също така металотропната тавтомерия, както и някои идеи относно механизма на тавтомерното превръщане, въпроси, които са в непосредствена връзка с фотохимичните свойства на разглежданата група съединения.

Някои насоки за практически приложения на фотохимичните методи са представени накратко в третата част на книгата. Тя може да служи и като учебно помагало на студенти-химици, тъй като първата част съдържа материал, включен в курса „Строеж и реакционна способност на химични съединения".