基态电荷转移复合物

电子给体和受体在不照光下形成的分子间化合物称基态电荷转移复合物(CTC):

式中:Kc 是平衡常数,与 D、A 的给、受电子能力有关,强的电子给体、受体容易形成 CTC,Kc 大;反之则小。DA 是分子间化合物,D 比 A 一般是1∶1,也可以是 2∶1 或 1∶2。反应在室温或更低温度进行,如四氰基乙烯(TCNE)与 N,N-二甲基苯胺(DMA)在二氯甲烷中混合,室温下溶液即变深蓝色,生成了基态电荷转移复合物:

选择适当溶剂,让 CTC 沉淀,就可与它的组分分子分开。一般来说,这样的复合物具有独立的晶体结构和吸收光谱,其能量相应于从 CTC 基态向其激发态的跃迁,所以通常可以从测定紫外或可见吸收光谱来判断是否生成了 CTC。

对于 TCNE、DMA 这样的强电子受体、给体,其 CTC 吸收了较低能量光子便可跃迁到激发态,所以在长波长处可以观察到 CTC 的新吸收峰。但对较弱的电子受体、给体,它们间形成 CTC 的平衡常数很小,体系中CTC 浓度很低,且激发这样的 CTC 所需能量与形成它的给体(或受体)激发态所需能量差别不大,这时在紫外或可见光谱上不出现新峰,而只观察到原吸收峰加宽。N、N-二甲基对甲苯胺(DMT)与丙烯腈(AN)间形成的 CTC 就属于这种情况。

电子给体和受体形成 CTC 的平衡常数 Kc 值可以应用分光光度法或核磁共振法,根据 Benesi-Hildebrend 方程求得,如下:

式中,OD 为所测波长的 CTC 的吸光度;Kc、εc 分别为 CTC 的平衡常数和摩尔消光系数;a,b 分别表示电子受体和给体的浓度。今固定电子给体浓度 b,改变电子受体浓度 a,从不同 a 的 CTC,作 1/OD 对 1/a 图,

1 1 1

其直线的截距为 ε ·b ,斜率为 K ·ε ·b ,所以Kc = 斜率 ×截距。