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氧化蝶呤与分子氧之间光反应的理论研究

DOI：10.1016/j.jphotochem.2018.12.002 期刊：Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 蝶呤是一类低分子量杂环化合物，在生物体内广泛存在，主要以还原型辅酶形式为主。氧化型蝶呤主要作为四氢蝶呤和二氢蝶呤的氧化产物存在于细胞中。已知氧化型蝶呤在紫外线照射下会导致DNA光损伤。氧化型蝶呤的光敏化作用可能引发人类皮肤色素脱失疾病白癜风的氧化应激反应。已有研究尝试将氧化型蝶呤作为光动力疗法（PDT）治疗癌症的增敏剂。本研究采用密度泛函理论、激发态含时密度泛函理论（TD-DFT）及包含H2O溶剂效应的连续介质COSMO模型，探究了六种蝶呤化合物与分子氧之间的光化学反应，同时考虑了蝶呤的酸性和碱性形式。计算得到的单重态和三重态激发能与实验数据相符。研究表明，C6位具有最高电负性侧基（甲?；?、羧基）的化合物，其S0和T1态电离势均达到最大值。我们证实蝶呤分子确实会参与与分子氧的光化学反应。氧化型蝶呤既能产生单线态氧，也可能通过自电离反应间接生成超氧阴离子自由基。此外还研究了蝶呤与氧气之间的直接电子转移反应。
作者： Andrey A. Buglak，Taisiya A. Telegina，Ekaterina A. Vorotelyak，Alexei I. Kononov
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用量子化学计算分析侧向取代基的性质如何影响氧化蝶呤与分子氧之间的光反应，包括能量和电子转移过程。

研究成果

氧化蝶呤通过与分子氧发生光反应，间接产生单线态氧和可能的超氧阴离子自由基。含电负性取代基（甲?；?、羧基）的化合物具有更高的电离势。中性形式不会直接向氧转移电子，而阴离子形式则会。不同形式间单线态氧量子产率的差异归因于三重态形成量子产率的变化，这受到内转换速率和聚集过程的影响。蝶呤因其无法直接生成超氧阴离子自由基，被推荐作为光动力疗法的潜在制剂。

研究不足

该研究为理论性研究，依赖计算方法（如DFT的固有局限性、基组选择等可能存在的近似），本文未进行实验验证。COSMO模型对溶剂化效应进行了简化。仅考虑特定蝶呤化合物及其形态，可能影响普适性。关于反应机理（如自电离）的假设基于能量判据，可能未能完全反映动力学或动态特性。

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