二茂铁基偶氮苯化合物及其聚合物的合成与性能研究

发布时间：2017-11-30 14:12

  本文关键词：二茂铁基偶氮苯化合物及其聚合物的合成与性能研究

  更多相关文章： 二茂铁 偶氮苯 光电响应 离子识别

【摘要】：阴离子广泛存在于自然界和生命体中,并发挥着重要的作用。某些阴离子如F-、H2P04-等在生物体液渗透压控制、人体呼吸作用和水体环境调控等方面有重要作用,但若过量,则会危害到人类健康和环境安全,因此设计能够有效识别特定阴离子的传感分子并研究其离子识别性能具有十分重要的意义。离子识别材料通常由结合单元和信号单元两部分组成。结合单元通常通过氢键作用、静电作用等与阴离子相结合,信号单元则可以将这种结合的信息通过某种信号表现出来,从而实现识别阴离子的目的。对离子识别传感材料的设计,实际上就是对结合单元与信号单元的设计。在众多的信号单元中,光信号单元和电信号单元是两种运用最广的信号单元。电信号可由循环伏安法进行检测,光信号则可通过肉眼观察、荧光光谱仪和紫外分光光谱仪检测。单信号单元传感分子只能通过一种手段对其离子识别进行检测,而具有多种信号单元的传感分子则能根据不同的检测环境使用不同的检测方法,使检测过程更灵活,检测结果更为可靠。本论文合成了多种含有二茂铁电响应信号单元和偶氮苯光响应信号单元的离子识别化合物及聚合物,研究了它们的电响应性能、光响应性能和阴离子识别能力。主要内容包括以下三个部分：(1)二茂铁基偶氮苯化合物的合成与性能研究通过酰化反应合成了三种二茂铁基偶氮苯化合物。通过核磁氢谱(1H-NMR)、核磁碳谱(13C-NMR)和红外光谱(FT-IR)对其结构进行了表征。通过TG研究了其热稳定性能。通过循环伏安(CV)法研究了所合成的化合物的电响应性能。分别考察了溶剂极性和扫描速率对硝基偶氮苯基二茂铁酰胺(Fcazo1)、氨基偶氮苯基二茂铁酰胺(Fcazo2)和1,1’-偶氮苯基二茂铁酰胺(Fcazo3)电化学行为的影响,发现溶剂极性越小,扫描速率越低,其氧化还原过程的可逆性越好。通过UV-vis法研究了不同波长光源对其光响应性能的影响。发现当用紫外光照射时,三种化合物中的偶氮苯基团由反式结构变为顺式结构；当用可见光照射时,顺式结构又转变为反式结构。离子识别研究发现硝基取代的Fcazo1和Fcazo3对于F-和H2P04-具有选择性识别作用,而氨基取代的Fcazo2则识别作用不明显。这可能是由于硝基是吸电子基团,使得与之相连的酰胺基团呈现出一定的电正性,因此更容易与阴离子形成氢键,而氨基是推电子基团,它使得与之相连的酰胺基团带有一定的电负性,不易于与阴离子形成氢键,因而削弱了其离子识别性能。(2)二茂铁基偶氮苯接枝聚合物的合成与性能研究通过自由基聚合法合成了聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA),并通过其与FcAzo2、4-偶氮苯酚以及二茂铁甲酸的开环反应,合成了二茂铁基偶氮苯基聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA-Fcazo)、二茂铁基聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA-Fc)和偶氮苯基聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA-Azo)。采用1H-NMR和FT-IR对上述四种聚合物的结构进行了表征,采用GPC测试了它们的分子量及分子量分布。通过TG研究了PGMA、 PGMA-Fcazo、PGMA-Fc和PGMA-Azo的热稳定性,发现二茂铁及偶氮苯基团的引入使得聚甲基丙烯酸缩水甘油酯的热稳定性能有所改善。采用CV法和UV-vis法研究了上述聚合物的光电响应性能和离子识别性能。发现PGMA-Fc和PGMA-Fcazo具有良好的电响应性能,PGMA-Azo和PGMA-Fcazo有良好的光响应性能。离子识别测试发现PGMA-Fcazo由于同时具有信号传输单元和结合单元,对于F-有较好的选择性识别作用,可用作离子识别传感材料。(3)二茂铁基偶氮苯共聚物的合成与性能研究通过缩合反应合成了甲基丙烯酸二茂铁基偶氮苯(MAFcazo),甲基丙烯酸偶氮苯(MAazo)以及甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧基乙酯(FcEMA)三种二茂铁基或偶氮苯基化合物,通过将它们与甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚的方法得到聚(甲基丙烯酸偶氮苯-co-甲基丙烯酸甲酯)[P(MAazo-co-MMA)]、聚(甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧基乙酯-co-甲基丙烯酸偶氮苯)[P(FcEMA-co-MAazo)]、聚(甲基丙烯酸二茂铁基偶氮苯-co-甲基丙烯酸甲酯)[P(MAFcazo-co-MMA)]以及聚(甲基丙烯酸二茂铁甲酰氧基乙酯-co-甲基丙烯酸甲酯)[P(FcEMA-co-MMA)]。采用1H-NMR和FT-IR对其结构进行了表征。通过TG测试,发现上述聚合物在0-200℃C热稳定性良好。通过CV法和UV-vis法研究了所合成的化合物及聚合物的光电响应性能。MAazo、P(MAazo-co-MMA)、MAFcazo、P(MAFcazo-co-MMA)以及P(FcEMA-co-MAazo)显示出较好的光响应性能。FcEMA、P(FcEMA-co-MMA)、 MAFcazo、P(MAFcazo-co-MMA)和P(FcEMA-co-MAazo)则具有良好的电响应性能。CV法及UV-vis法测试结果表明,带有酰胺基团的MAFcazo和P(MMA-co-MAFcazo)对于F-具有选择性离子识别作用,而MAazo、FcEMA、 P(FcEMA-co-MAAzo)、P(MAazo-co-MMA)和P(FcEMA-co-MAazo)离子识别性能不明显。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O627.81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李保国,边占喜,曹立志,赵蔚;二茂铁基-1,1’-二烷基二茂铁甲醇的合成与性质[J];应用化学;2001年11期

2 徐兆瑜;;二茂铁的合成与应用[J];杭州化工;2001年04期

3 王晓丽,王艳学,边占喜;(二茂铁基、乙基二茂铁基)甲基丁胺的合成与表征[J];内蒙古石油化工;2003年01期

4 任红艳,李广洲,宋心琦;二茂铁化学的半个世纪历程[J];大学化学;2003年06期

5 蒋虹,陈维一,张雅文,沈宗旋;二茂铁氨基化合物的合成[J];合成化学;2004年02期

6 张首才,王丽影,刘士艳,孙雪梅;2-二茂铁基-2-丁醇的合成[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2005年01期

7 卓馨;;乙酰二茂铁的合成与性质测定[J];宿州学院学报;2006年06期

8 景崤壁;徐峰;徐伟;颜朝国;;含二茂铁基树枝状化合物研究进展[J];有机化学;2007年04期

9 肖陆飞;;二茂铁的发现、制备及其应用[J];滁州职业技术学院学报;2009年01期

10 叶红德;童怀多;邹如意;彭化南;郑大贵;肖依文;宋焕权;;氘代二茂铁炔酮的合成及其在机理研究中的应用[J];江西师范大学学报(自然科学版);2012年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 柴凤兰;王春柳;王向宇;陶京朝;;新型含二茂铁基双亚胺钼(Ⅵ)催化剂的性能研究[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年

2 樊佳;袁耀峰;王文峰;;4-二茂铁基-3,4-二氢-2(1H)-喹诺酮类衍生物的合成与表征[A];中国化学会第27届学术年会第06分会场摘要集[C];2010年

3 边占喜;张晓涛;;含二茂铁仲胺衍生物的合成研究[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集（上册）[C];2005年

4 赵文献;刘澜涛;王敏灿;宋毛平;;含二茂铁基氮杂环丁基甲酸酯的高效制备方法[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集（下册）[C];2005年

5 李树臣;白淑珍;李保国;;1′-烷基二茂铁基二甲基硅烷的合成[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集（下册）[C];2005年

6 俞豪杰;王立;;新型二茂铁基树枝状化合物的合成及在离子识别中的应用[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2007年

7 李高伟;周艳丽;刘念;刘冠军;郭保国;赵文献;;具有接枝位点的二茂铁基氮杂小环叔醇的合成[A];中国化学会第27届学术年会第06分会场摘要集[C];2010年

8 刘伟;李霞;张碧;宋毛平;吴养洁;;二茂铁大环酰胺化合物的合成及性质研究[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集（上册）[C];2005年

9 宋毛平;刘伟;张本尚;郝新奇;张碧;吴养洁;;二茂铁酰基硫脲化合物的合成及性质研究[A];中国化学会全国第十三届大环化学暨第五届超分子化学学术讨论会论文选集[C];2006年

10 刘建敏;李大成;王大奇;窦建民;;二茂铁单甲酸双核铒配合物的合成与表征[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王亚琦;多二茂铁基吡啶和苯衍生物的合成及电化学性质研究[D];内蒙古工业大学;2014年

2 童荣柏;基于二茂铁/β-环糊精主客体相互作用的双组分水凝胶的制备与性能研究[D];浙江大学;2015年

3 戴力;新型二茂铁VA唑啉—膦配体的合成及其在不对称催化反应中的应用[D];北京理工大学;2015年

4 魏俊基;含二茂铁腈基聚合物及其电磁功能复合材料研究[D];电子科技大学;2015年

5 连小春;新型多二茂铁基取代吡啶盐的分子设计、合成、表征及光电性质研究[D];华东师范大学;2005年

6 高敬民;二茂铁基化合物和二茂铁基聚合物及其接枝碳材料的合成、表征及应用研究[D];浙江大学;2012年

7 吴红飞;二茂铁苄基叔胺环金属化及在碳—碳偶联反应中的应用[D];天津大学;2007年

8 柴凤兰;二茂铁基亚胺钼（Ⅵ）配合物的合成、表征及催化环氧化性能研究[D];郑州大学;2009年

9 杨亮茹;二茂铁亚胺环金属化合物的性质与应用研究[D];郑州大学;2003年

10 赵雪梅;含杂环二茂铁亚胺异环环钯化合物的合成及应用[D];郑州大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张晓涛;二茂铁氯代烃与伯胺反应的研究[D];内蒙古大学;2005年

2 徐南南;3-二茂铁基环辛烯的活性开环复分解聚合反应及其聚合物性质研究[D];内蒙古大学;2015年

3 张慧;碘促进的二茂铁联烯与含氮亲核试剂的加成反应研究[D];内蒙古大学;2015年

4 滕强;新型二茂铁配体的合成与表征及α-芳硫基酯的合成研究[D];内蒙古大学;2015年

5 曹爱娟;二茂铁键合硅胶固定相的制备及色谱性能研究[D];郑州大学;2015年

6 王晨君;钯催化二茂铁联烯、芳香卤化物与醇和酚的三组分反应研究[D];内蒙古大学;2015年

7 朱学友;[3]二茂铁环蕃β-二酮配合物和含偶氮基化合物的合成与性质研究[D];内蒙古大学;2015年

8 邓磊;二茂铁腙与苄溴的偶联反应及含二茂铁基共轭聚合物的合成研究[D];内蒙古大学;2015年

9 吴孔丽;二茂铁苯甲酰二肽类化合物的合成与性质研究[D];郑州大学;2015年

10 高召帅;含二茂铁取代基的脒基和茂基稀土二胺基配合物的合成、表征及其催化异戊二烯的聚合性能[D];浙江大学;2015年

，

本文编号：1239577