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第1章 绪论 1

1.1 光化学学科的形成与发展趋势 1

1.2 自然界的光化学 4

1.3 光化学开辟了科学技术研究与应用的新篇章 5

参考文献 6

第2章 激发态的产生及其物理特性 8

2.1 激发态的产生 8

2.1.1 构造原理 8

2.1.2 光和分子的相互作用 9

2.1.3 轨道能、电离势和电子亲和能 10

2.1.4 几个重要的光化学定律 11

2.1.5 选择规则 12

2.1.6 电子跃迁与吸收光谱 17

2.2 激发态 19

2.2.1 单重态和三重态 19

2.2.2 跃迁及激发态的表示方法 19

2.2.3 雅布隆斯基图 20

2.2.4 单重态与三重态的性质比较 21

2.2.5 n→π跃迁和π→π跃迁 22

2.2.6 激发态与基态的性质比较 25

2.3 激发态的失活 28

2.3.1 失活途径概述 28

2.3.2 激发态的寿命 29

2.3.3 量子产率 30

参考文献 31

3.1 光吸收和辐射的关系 33

第3章 辐射跃迁 33

3.2 荧光 35

3.2.1 荧光产生的必要条件 35

3.2.2 影响荧光的主要因素 35

3.2.3 荧光速率常数、强度、量子产率和荧光寿命 37

3.2.4 荧光光谱 38

3.2.5 高级激发态的荧光 39

3.3 磷光 40

3.3.1 磷光的产生及磷光速率常数 40

3.3.2 磷光量子产率 41

3.3.3 磷光光谱 42

3.3.4 室温下液态溶液中的磷光 42

3.4 延迟荧光 42

3.4.1 E型延迟荧光 43

3.4.2 P型延迟荧光 43

3.5 激基缔合物与激基复合物 44

3.5.1 电荷转移跃迁 44

3.5.2 形成与特征 44

3.6 荧光技术的应用 45

3.7 闪光光解 46

参考文献 47

第4章 无辐射跃迁 49

4.1 无辐射跃迁理论 49

4.2 内转换 50

4.2.1 速率常数 50

4.2.2 量子产率 51

4.3 系间窜越 52

4.4 单分子过程的光物理动力学 55

参考文献 56

第5章 势能面 58

5.1 光化学反应的特点 58

5.2 势能曲线 60

5.2.1 谐振子的量子力学模型 60

5.2.2 双原子分子的非谐振子模型 62

5.2.3 碰撞对分子势能的影响 62

5.3.1 经典模型 63

5.3.2 经典而量子化的模型 63

5.3 辐射跃迁 63

5.2.4 从双原子分子推广到多原子分子 63

5.3.3 量子力学解释 64

5.4 无辐射跃迁 65

5.4.1 势能面的几种典型情况 65

5.4.2 经典解释 65

5.4.3 波动力学解释 66

5.5 势能面与光化学反应的关系 66

5.5.1 对光化学有意义的势能面的特征 66

5.5.2 光化学反应的分类 67

参考文献 68

第6章 能量转移和光致电子转移 69

6.1 能量转移及相关概念 69

6.2 能量转移的作用和意义 69

6.3 能量转移的分类和机制 71

6.3.1 辐射机制 71

6.3.2 无辐射的能量转移 72

6.4.1 分子扩散距离与时间的关系 77

6.4 扩散对能量转移的影响 77

6.3.3 通过化学键的能量转移 77

6.4.2 无扩散的能量转移——Perrin方程 78

6.4.3 能量转移的可逆性 79

6.4.4 在溶液中的能量转移 79

6.5 能量转移过程 80

6.5.1 三重态-三重态能量转移 80

6.5.2 单重态-单重态能量转移 82

6.6 敏化和猝灭 83

6.7.1 三重态-三重态能量转移 85

6.7 能量转移的动力学——Stern-Volmer方程 85

6.7.2 单重态-单重态能量转移 86

6.8 光化学反应的动力学 87

6.9 电子转移和光致电子转移 88

6.9.1 电子转移与能量转移的比较 88

6.9.2 Marcus电子转移理论 89

6.9.3 Rehm-Weller方程 92

参考文献 93

第7章 分子轨道对称守恒原理及其应用 95

7.1 成键原理 95

7.2 前线轨道理论 96

7.2.1 电环化反应 97

7.2.2 环加成反应 100

7.2.3 σ键迁移反应 104

7.2.4 螯移变反应 106

7.3 Longuet-Higgins的能级相关理论 110

7.3.1 能级相关图的构成 110

7.3.2 电环化反应 111

7.3.3 环加成反应 112

7.4 状态相关理论简介 114

7.4.1 状态相关图的构成 114

7.4.2 状态相关图示例 115

7.5 中国化学家对分子轨道对称守恒原理的贡献 116

参考文献 117

第8章 烯烃光化学 119

8.1 烯烃激发态的特性 119

8.2.1 顺-反异构化反应 120

8.2 分子内反应 120

8.2.2 电环化反应 123

8.2.3 分子内环合加成 124

8.2.4 二π甲烷重排反应 126

8.3 分子间反应 131

8.3.1 溶剂加成反应 131

8.3.2 二聚与环加成 135

参考文献 140

9.1.2 苯的价键异构化反应 142

9.1.1 芳烃电子激发态的模型 142

第9章 芳烃光化学 142

9.1 芳烃激发态的特性 142

9.1.3 芳烃激发态的能级和动态学 145

9.2 芳烃的初级光化学反应 146

9.2.1 芳烃的环合加成 146

9.2.2 芳烃的光二聚 151

9.2.3 芳烃的光取代反应 156

9.2.4 光Fries重排 159

参考文献 161

第10章 羰基化合物的光化学 164

10.1 羰基化合物的激发态 164

10.1.1 羰基激发态的特性 164

10.1.2 羰基化合物的光谱特性 166

10.2 羰基化合物的初级光化学过程 168

10.2.1 分子间光还原反应（吸氢反应） 168

10.2.2 分子内吸氢光还原（Norrish Ⅱ型反应） 174

10.2.3 羰基化合物的α-位断裂反应 179

10.2.4 羰基化合物与烯烃的加成反应 188

参考文献 195

第11章 共轭烯酮的光化学 199

11.1 共轭烯酮激发态的模型及其光物理特性 199

11.2 共轭烯酮的初级光化学过程 201

11.2.1 环己烯酮的光重排 201

11.2.2 共轭环己烯酮A型重排的特点 202

11.2.3 芳基取代的环己烯酮光重排（B型重排） 205

11.3 共轭烯酮的光环合加成反应 207

11.2.4 2,4-环己二烯酮的光重排 207

11.3.1 共轭环烯酮与链烯烃的分子间环合加成 208

11.3.2 共轭环烯酮的分子内环合加成 210

11.3.3 几种特殊的共轭环烯酮的分子间环合加成 210

11.3.4 共轭烯酮的一些特殊反应 212

参考文献 214

第12章 光消除和光裂解反应 216

12.1 偶氮化合物的光消除反应 216

12.1.1 环状偶氮化合物的光消除反应 216

12.1.2 链状偶氮化合物的光消除反应 217

12.2.1 碳宾的结构和性质 218

12.2 重氮化合物的光消除反应 218

12.2.2 碳宾的反应 219

12.3 叠氮化合物的光消除反应 221

12.3.1 氮宾的结构 221

12.3.2 脂环族叠氮化合物和脂肪族叠氮化合物的光解 221

12.3.3 芳基叠氮化合物的光解 222

12.3.4 酰基叠氮化合物的光解 223

12.4.1 反应机理 224

12.3.5 在有机合成上的应用 224

12.4 碳氧化合物的光消除 224

12.4.2 光解反应 226

12.5 有机硫化物的光解 228

12.5.1 硫醚的光解 228

12.5.2 硫酯的光解 229

12.5.3 磺酰胺的光解 230

12.5.4 硫酮的光化学 231

12.5.5 砜和亚砜的光解 233

参考文献 234

第13章 光敏氧化反应 236

13.1 概述 236

13.2 单重态氧的电子结构及特性 237

13.3 产生单重态氧的方法 238

13.3.1 染料敏化 238

13.3.3 亚磷酸酯-臭氧加合物的分解 239

13.3.4 桥环过氧化物的分解 239

13.3.2 次氯酸钠-过氧化氢水溶液 239

13.4 烯烃在单重态氧反应中活性的度量——β值 240

13.5 ene反应 241

13.5.1 特点 241

13.5.2 机理 243

13.6 1,2-位加成反应 245

13.7 1,4-位加成反应 248

13.8 酚类的光氧化反应 252

13.9 电子转移光氧化反应 254

13.10 含杂原子化合物的光氧化反应 258

参考文献 259

第14章 光功能材料 262

14.1 光信息存储材料 262

14.1.1 光盘 262

14.1.2 光记录材料 263

14.1.3 一种新型高密度光存储技术——光化学烧孔 264

14.2 光致变色材料 265

14.2.1 概述 265

14.2.2 有机光致变色化合物 266

14.2.3 光致变色光信息存储材料 269

14.2.4 光致变色材料的其他应用 270

14.3 高分子光功能材料 270

14.3.1 光致抗蚀剂 271

14.3.2 光固化涂料与油墨 272

14.3.3 光固化胶黏剂 272

14.3.4 激光直接制版印刷材料 272

14.3.5 高分子光稳定剂 273

14.4.1 概述 274

14.4 发光材料 274

14.4.2 光致发光材料 275

14.4.3 电致发光材料 276

14.4.4 射线致发光材料 279

14.4.5 等离子体发光材料 280

14.4.6 化学发光材料 280

14.5 光电导材料 281

14.5.1 概述 281

14.5.2 光电导材料的分类及其表征 282

14.5.3 光电导材料的应用 283

14.6 光折变材料 283

14.6.1 概述 283

14.6.2 有机高分子光折变材料 284

参考文献 286

第15章 生物光化学 288

15.1 光合作用及其人工模拟 288

15.1.1 光合作用概述 288

15.1.2 光合色素的结构和功能 289

15.1.3 光合作用的人工模拟 293

15.2.1 植物光敏色素 297

15.2 植物光敏色素与光形态发生 297

15.2.2 光形态发生 299

15.3 生物分子的敏化氧化 300

15.3.1 敏化氧化的类型 300

15.3.2 类型Ⅰ反应的机制 300

15.3.3 类型Ⅱ反应的机制 301

15.3.4 生物分子在体外的敏化氧化研究 301

15.4.1 光动力效应概述 305

15.4.2 光动力效应中生物基质的变化 305

15.3.5 影响敏化氧化效率的因素 305

15.4 光动力效应及其应用 305

15.4.3 光动力效应的应用——光动力治疗 307

15.5 紫外光对生物组织的影响 308

15.5.1 概述 308

15.5.2 核酸物质的光化学 309

15.5.3 皮肤的光损伤及其防护 310

15.6.1 人的视觉概述 311

15.6 视觉过程的光化学 311

15.6.2 视色素及其光化学 312

15.7 新生儿黄疸病及其光疗机理 314

15.7.1 新生儿黄疸病 314

15.7.2 新生儿黄疸病的起因 315

15.7.3 新生儿黄疸病的光疗机制 316

15.8 生物发光 316

15.8.1 生物发光概述 316

15.8.3 生物发光机理 317

15.8.2 生物发光的类型 317

15.8.4 生物发光的应用 319

参考文献 320

第16章 环境光化学 322

16.1 光化学与环境的关系 322

16.2 臭氧层的光化学 324

16.2.1 臭氧层概述 324

16.2.2 臭氧层的生成及其平衡 324

16.2.3 人类活动对臭氧层的影响 326

16.2.4 氟里昂替代物的光化学 327

16.3 光化学烟雾 328

16.3.1 光化学烟雾概述 328

16.3.2 光化学烟雾形成机制 328

16.4 酸雨 330

16.4.1 酸雨概述 330

16.4.2 酸雨形成机制 330

16.5 环境污染有机物的光化学 331

16.5.1 烷烃 332

16.5.2 烯烃 333

16.5.3 单环芳烃 334

16.5.4 多环芳烃 335

16.5.5 多氯联苯 337

16.5.6 农药 338

16.6 治理环境污染的光化学技术 340

16.6.1 以分子氧为基础的光化学氧化法 340

16.6.2 以活化双氧水为基础的光化学氧化法 342

16.6.3 紫外光-臭氧光氧化法 344

参考文献 345

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