三苯胺及咔唑类衍生物的合成、纳米尺度自组装和光学性质研究

发布时间：2018-05-29 08:13

本文选题：有机纳米材料 + 光学性质　；参考：《安徽大学》2015年硕士论文

【摘要】：功能性有机纳米材料是纳米科技领域一个重要的学科分支。有机分子具有功能多样性和结构易裁剪性,能够灵活地进行分子水平功能组合,可以实现纳米尺度自组装,以调控材料性质,在催化、生物显影、药物传输、化学传感和光电材料等方面有着良好的应用前景。有机纳米材料的自组装过程容易受到内部因素如分子构型、偶极-偶极作用、氢键、π-π作用等和外部因素如溶剂、酸碱环境、金属离子等影响,最终影响其纳米结构形貌及光学性质。同时,具有聚集诱导发光性质的有机化合物是近年来备受关注的一个研究领域,设计合成新型聚集诱导发光性质的化合物,研究其结构与聚集发光性能之间的关系对于聚集诱导发光领域进一步的深化发展具有重要的理论和实用价值。主要研究内容如下：(1)三苯胺具有良好的供电子能力、空穴传输性能和优良的光电性质,易通过结构修饰实现功能化；羧基是一种具有强吸电子能力的电子受体,将羧基和三苯胺基团通过共轭桥连接可以形成D-π-A (D=doner,A=acceptor)结构的分子内电荷转移(intramolecular charge transfer,ICT)分子。设计合成三种具有ICT性质的三苯胺羧酸衍生物L1-L3,并通过傅里叶红外、核磁共振氢谱和核磁共振碳谱等手段对其结构进行了详细的表征。L1和L2晶体结构表明分子间存在较强的氢键、C-H…π及π-π作用力,这三种分子间弱作用力对分子在纳米尺度上的自组装过程起着主导作用。(2)通过再沉淀方法将L1-L3制备成纳米结构,改变溶液酸碱环境,可以使分子中羧基发生质子化与去质子化作用,改变分子间弱作用力,影响自组装过程,进而实现对其纳米结构形貌的调控。实验表明化合物在酸性环境中可以通过氢键、C-H…π及π-π作用堆积形成三维纳米结构；在碱性环境下,由于去质子化作用,氢键作用逐渐减弱甚至消失,分子通过C-H…π及π-π作用进行堆积,形成二维纳米结构。基于软硬酸碱理论,在制备过程中加入稀土金属离子,其和羧基相互作用可以改变分子间弱作用力,诱导形成多样的纳米结构形貌。实验结果进一步表明不同的纳米结构具有不同的光学性质,可通过对纳米结构的调控实现对光学性质的优化。(3)设计合成一系列咔唑衍生物L4-L7,四种化合物都表现出优良的聚集诱导发光性质。L4和L5分子通过引入氰基基团,分子间存在较强的C-N…H作用力,在聚集状态下分子结构刚性化,抑制了分子内旋转过程,导致荧光增强。此外,L4分子中通过亚甲基与苯并咪唑环相连,使得分子结构更加扭曲,有效的避免了分子间π-π作用,使得L4分子比L5分子表现出更为优良的聚集诱导发光性质,在相同测试条件下,L4分子最大荧光强度为L5分子的3.6倍。当引入硝基取代苯乙腈基团,同样得到了具有优良聚集诱导发光性质的化合物L6和L7,由于分子共轭程度增加及硝基基团的强吸电子能力,进一步调控化合物光学性质。通过系统研究化合物聚集诱导发光性质,探索了聚集诱导发光的机理,总结了结构与性质的相关性。
[Abstract]:The functional organic nano - material is an important branch of nanometer science and technology . The organic molecule has the functions of functional diversity and easy tailoring of structure . It can realize self - assembly of nano - scale . It can realize self - assembly of nano - scale . It has important theoretical and practical value in the research field , such as molecular configuration , dipole - dipole effect , hydrogen bond , 蟺 - 蟺 action , etc .
Three aniline carboxylic acid derivatives ( L1 - L3 ) with ICT properties were synthesized by means of Fourier transform infrared ( FTIR ) , nuclear magnetic resonance spectroscopy ( NMR ) and nuclear magnetic resonance spectroscopy ( NMR ) .
Based on the theory of soft - hard acid and base , rare - earth metal ions are added to the molecule to form a two - dimensional nano structure . Based on the theory of soft - hard acid - base , the interaction of rare earth metal ions with carboxyl groups can change the intermolecular weak forces and induce the formation of various nano - structure topography . in addition , that molecular structure of L4 molecule is 3 . 6 times higher than that of L5 molecule .
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;O621.13

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