Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время в разных областях науки обнаружены многочисленные экспериментальные проявления спинового катализа – феномена влияния внешней парамагнитной частицы на пару реагирующих частиц, обладающих спином. Это открывает потенциальную возможность спинового контроля процессов, проходящих через стадию радикальной пары. Поэтому изучение трехспиновых систем с целью выяснения закономерностей спинового катализа является важной задачей современной спиновой химии.
Ключевую роль в этих исследованиях играет выбор удобной модельной системы. Потенциально перспективой представляется спиновая триада ион-радикал / ион-бирадикал, состоящая из радиационно-генерируемой ион-радикальной пары и химически связанного с одним из партнеров пары стабильного радикала, по следующим причинам. Во-первых, все взаимодействия третьего спина с парой локализуются внутри ион-бирадикала, т.е. минимизировано их количество. Во-вторых, существует принципиальная возможность контролировать глубину взаимодействия путем варьирования структуры спин-меченого люминофора – молекулы-предшественника ион-бирадикала в последовательности радиационно-химических превращений.
Интерес к изучению таких систем дополнительно стимулирован теоретическими исследованиями, показавшими, что важнейший параметр спинового катализа, обменный интеграл с третьим спином, должен напрямую извлекаться из спектра МАРИ, дающего селективную информацию о процессах в спиновой подсистеме геминальной ион-радикальной пары. Хотя имеются отдельные примеры наблюдения трехспиновых систем методом МАРИ, общие закономерности радиационно-химических процессов при переходе от ион-радикальной пары к спиновой триаде находятся на уровне предположений и представляют интерес для детального изучения.
Основные цели работы:
-
Синтезировать представительный ряд парамагнитных производных ароматических люминофоров, различающихся между собой набором структурных особенностей, а также их диамагнитных аналогов.
-
Исследовать на примере полученных соединений поведение спин-меченых люминофоров на различных стадиях элементарного радиационно-химического процесса, а именно на стадиях:
захвата сольватированного электрона на люминофорный фрагмент;
обратного переноса заряда в ион-радикальной паре (рекомбинации);
флюоресценции возбужденного состояния после рекомбинации.
Научная новизна работы. Впервые проведено систематическое исследование процессов, происходящих со спин-мечеными люминофорами в облучаемых алкановых растворах. Рассматривались различные стадии радиационно-химических превращений, хорошо изученных для люминофоров, не имеющих спиновой метки. В ряде случаев применялось независимое, не радиационно-химическое инициирование этих стадий.
Все изученные спин-меченые производные люминофоров нафталина, карбазола, 2-фенилиндола, в которых в качестве спиновой метки использовались 3-имидазолидиновые, 2- и 3-имидазолиновые радикалы, связанные с люминофором различными мостиками и в различных комбинациях, а также их диамагнитные аналоги, в представляемой работе синтезированы и описаны впервые.
Научная и практическая значимость работы состоит в обнаружении специфических путей радиационно-химических превращений спин-меченых люминофоров по сравнению с немечеными аналогами, а также в систематическом исследовании ряда соединений с близкой химической структурой, что позволяет связать структуру соединений с их свойствами в изучаемых процессах.
Полученные результаты имеют значения для дальнейшей работы по построению трехспиновых систем в облучаемых алкановых растворах.
Личный вклад соискателя. Все приведенные в работе результаты получены либо самим автором, либо при его непосредственном участии.
Апробация работы. Изложенные в диссертационной работе результаты докладывались и обсуждались на следующих международных и всероссийских конференциях: III Международная конференция «Высокоспиновые молекулы и молекулярные магнетики» (Иваново, 13-16 июня 2006 г); 5th Asia-Pacific EPR/ESR Symposium (APES 2006, Novosibirsk, Russia, August 24-27, 2006); Sendai-Berlin-Novosibirsk Seminar on Advanced EPR (SBN 2006, Novosibirsk, Russia, August 28-31, 2006); XVIII симпозиум «Современная химическая физика» (Туапсе, 22 сентября – 3 октября 2006 г); XI научная школа-конференция по органической химии (Москва, 11-15 декабря 2006 г); VII Voevodsky Conference “Physics and Chemistry of Elementary Processes” (June 25-28, 2007, Chernogolovka); XIX симпозиум «Современная химическая физика» (Туапсе, 22 сентября – 3 октября 2007 г); VIIth International Workshop on EPR (ESR) in Biology and Medicine (October 3-6, 2007, Krakow, Poland); Международная конференция по органической химии «Химия соединений с кратными углерод-углеродными связями» (Санкт-Петербург, 16-19 июня 2008); IX Всероссийская научно-праутическая конференция студентов и аспирантов «Химия и химическая технология вXXI веке» (Томск, 14-16 мая 2008); 6th Asia Pacific EPR/ESR Symposium (APES 2008, Cairns, Australia, July 13-18, 2008).
Публикации. Материалы диссертации представлены в 4 статьях, опубликованных в рецензируемых научных журналах из списка ВАК, и 12 тезисах докладов на всероссийских и международных конференциях.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, постановки задачи, выводов, списка литературы и трех приложений. Работа изложена на 121 страницах, содержит х схем, х рисунков, х таблиц, а также х схем, х рисунков, х таблиц приложения. Список цитируемой литературы включает 153 наименования.
