1834年 光化学
西奥多·格罗特斯( Theodor Grotthuss,1785—1822)
约翰·德雷珀(John Draper,1811—1882)
赫尔曼·特罗姆斯多夫(Hermann Trommsdorff,1811—1884)
贾科莫·恰米奇安(Giacomo Ciamician,1857—1922)
图为牙医诊所里的光化学应用:紫外光引发聚合反应使填充在牙洞里的封闭剂固化。
银版照相法(1839年), 自由基(1900年),红外光谱(1905年), DNA的结构(1953年),伍德沃德—霍夫曼规则(1965年), 氟氯烃和臭氧层(1974年), 索林(1979年),非天然产物(1982年),流动化学(2006年)
对于有些化学反应而言,只要将反应物混在一起,反应就能立刻发生。但大多数的化学反应还必须依赖来自外界的能量推动,最常见的手段就是加热,同样的,光能也可以驱动化学反应发生,比如暴露阳光下的物质褪色就是人类最早观察到的光化学反应。
两位光化学先驱者—德国化学家西奥多·格罗特斯和英国化学家约翰·德雷珀分别在1817年和1842年各自独立发现了反应物吸收光能是光化学反应发生的先决条件。自1900年起,意大利化学家贾科莫·恰米奇安首次系统研究了暴露在光照下的有机化合物,为人们进一步认识光化学反应打下了基础。1834年,23岁的德国药剂师赫尔曼·特罗姆斯多夫报道了太阳光照射可以使源自植物的蛔蒿素(Santonin)纯晶体发生变黄和崩解。
我们现在知道,不同的分子可以吸收不同波长的光,具体吸收哪段波长的光由分子的具体结构决定,这是由于分子结构决定它们电子云的排布,而这些电子云则能与光发生相互作用。如果所吸收的光处于可见光的波长范畴,那么这个物质就能呈现出不同的色彩;如果所吸收光的能量更高即可使一些类型的化学键发生断裂或使另一些类型化学键反应活性提高。比如:相比于其他类型反应,重排反应和成环反应就更容易在光照条件下发生。再比如:科学家们直到2007年才弄清楚光照下的蛔蒿素晶体崩解机理—光照使分子尺寸和形态变化太大,无法保持原有的晶体状态。
要知道光化学可绝不限于实验室里的纯学术研究。我们的视网膜(Retina)之所以对光敏感正是依赖于分子形状改变所发出的化学信号,而人体内维生素D的来源就是我们皮肤在阳光照射下通过光化学反应产生的。这正应了那句话:哪里能找到能量,生命体就会想出办法去利用它。■