苯并咪唑衍生物及其铕配合物的合成与性能

发布时间：2017-07-02 06:07

  本文关键词：苯并咪唑衍生物及其铕配合物的合成与性能，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：苯并咪唑是一种含有2个氮原子的杂环化合物，有非中心对称的结构，在咪唑环上引入不同功能和结构的取代基形成结构与功能各异的苯并咪唑衍生物。苯并咪唑类衍生物多具有广泛的生物活性、良好的光学性能及配位能力，在化学化工、航空航天、光电材料、生命科学、医药学等各个领域有广泛的用途。铕作为一种稀土元素，具有价廉、易得等优点。将苯并咪唑与铕配位形成配合物后，可应用于光电材料、生物模拟等领域，受到研究者的青睐。 本研究以邻苯二胺和取代芳醛（或羧酸）为原料，成功合成了五种2-取代苯并咪唑衍生物：2-苯基苯并咪唑(PBIM)，2-(4-甲基苯基)苯并咪唑(MPBIM)，2-(4-溴苯基)苯并咪唑(BPBIM)，2-甲基苯并咪唑(MBIM)，2,2’-二苯并咪唑(TBIM)。采用元素分析、红外、核磁共振等手段对五种苯并咪唑衍生物的结构进行了分析与表征。在此基础上，对2-苯基苯并咪唑的合成工艺进行了优化。结果显示：当苯甲醛/邻苯二胺摩尔比为2，温度45℃，时间3h，甲醇/邻苯二胺的液固比(mL/g)为37.0，2-苯基苯并咪唑产率最高可达71.2%。在最优条件，2-(4-甲基苯基)苯并咪唑，2-(4-溴苯基)苯并咪唑的产率分别可达63%、67%。2-甲基苯并咪唑，2,2’-二苯并咪唑产率分别达79%、74%。 以自制的四种苯并咪唑衍生物(PBIM、MBIM、MPBIM、BPBIM)为主配体，邻菲罗啉(Phen)为辅配体，与铕离子配位制备了四种苯并咪唑-铕配合物，依次分别为[Eu(Ⅲ)(Phen)(PBIM)]Cl_3·2H_2O(配合物1)、[Eu(Ⅲ)(Phen)(MBIM)]Cl_3·2H_2O (配合物2)、[Eu(Ⅲ)(Phen)(MPBIM)]Cl_3·2H_2O (配合物3)、[Eu(Ⅲ)(Phen)(BPBIM)]Cl_3·2H_2O(配合物4)。运用元素分析、红外、紫外、热重、电导率分析等手段对配合物的结构进行了分析与表征。循环伏安测试显示，在以HAc-NaAc缓冲溶液(pH≈6)为底液的体系中，在-1.0~0.2V(vs．SCE)电位范围内，配合物1~4均表现出电化学活性，且配合物的还原峰峰值与浓度成正比，表明四种配合物的电化学中心为Eu3+。此外，四种配合物的峰电位随着扫描速度的增加而增加，氧化峰逐渐正移，还原峰逐渐负移，还原峰电流Ipc与氧化峰电流Ipa比值更趋近于1，表明四种配合物氧化还原体系随着扫描速度的增加由准可逆向可逆转化，最后达到稳定。通过分析比较配合物1~4在不同扫描速度下的阳极峰电位Epa与阴极峰电位Epc之差△Ep可知，当苯并咪唑配体上给电子基团越多，取代基的给电子能力越强时，△Ep值越大；反之，△Ep值越小。表明苯并咪唑配体取代基的电子效应对铕离子氧化还原性能有重要影响。通过调节取代基的电子效应，可实现苯并咪唑-铕配合物的氧化-还原性能调控，为生物体中不同氧化还原能力铕离子的模拟提供适宜的化学环境。 以自制TBIM为主配体，二苯甲酰甲烷(DMB)、邻苯二甲酸(o-phth)为辅配体，与铕离子进行配位，得到两种三元配合物，分别为：Eu (Ⅲ)(DBM)_3TBIM、Eu (Ⅲ)(o-phth)3TBIM。并采用元素分析、红外、紫外、热重等手段对两种配合物的结构进行了分析与表征。在三元配合物的制备过程中，，碱的种类对配合物的荧光性能有较大影响，强碱NaOH有利于配位反应的进行，配合物的荧光性能也最好。对配合物的荧光性能测试表明：配体TBIM的加入大大增强了配合物的荧光强度，加入了TBIM制备的三元配合物的荧光强度相较由单一的辅助配体制备的二元配合物的相对荧光强度增强2.7~3.1倍。室温下，三元配合物的固体及其DMF溶液在暗室中用紫外灯照射下均发出红色荧光，可作为一种潜在的红色荧光材料。
【关键词】：苯并咪唑衍生物 铕配合物 合成 电化学性质 荧光性质
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O626.23
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 目录9-12
• 1 绪论12-25
• 1.1 苯并咪唑及其衍生物概述12-20
• 1.1.1 苯并咪唑及其衍生物的合成13-16
• 1.1.2 苯并咪唑类化合物的应用16-20
• 1.2 苯并咪唑-铕配合物概述20-23
• 1.2.1 铕配合物的合成方法20-21
• 1.2.2 在生物模拟领域的应用21
• 1.2.3 在光电材料领域的应用21-23
• 1.3 本论文的选题依据及主要研究内容23-25
• 1.3.1 选题背景及意义23
• 1.3.2 本论文研究的主要内容23-25
• 2 实验药品、仪器及表征测试方法25-30
• 2.1 实验药品25-26
• 2.2 实验仪器26-27
• 2.3 测试方法27-30
• 2.3.1 熔点测定27
• 2.3.2 元素分析测定27
• 2.3.3 红外测定27
• 2.3.4 核磁测定27
• 2.3.5 差示扫描量热法测定27
• 2.3.6 热重分析27-28
• 2.3.7 紫外测定28
• 2.3.8 摩尔电导率测定28
• 2.3.9 循环伏安曲线测定28-29
• 2.3.10 荧光光谱测定29
• 2.3.11 铕含量测定29-30
• 3 五种 2-芳基取代苯并咪唑化合物的合成与表征30-47
• 3.1 三种单芳基取代苯并咪唑的合成30-31
• 3.1.1 三种单芳基 2-取代苯并咪唑的制备30-31
• 3.1.2 2-取代苯并咪唑合成工艺优化31
• 3.2 苯并咪唑衍生物结构分析与表征31-36
• 3.2.1 熔点31
• 3.2.2 元素分析31-32
• 3.2.3 红外图谱32-34
• 3.2.4 氢核磁图谱34-36
• 3.3 2 -苯基苯并咪唑合成工艺优化36-40
• 3.3.1 溶剂用量的选择36-37
• 3.3.2 反应温度的选择37-38
• 3.3.3 原料配比选择38-39
• 3.3.4 反应时间的选择39-40
• 3.4 2-甲基苯并咪唑(MBIM，2-methyl benzimidazole)的合成与表征40-42
• 3.4.1 2-甲基苯并咪唑(MBIM)的合成40
• 3.4.2 2-甲基苯并咪唑的结构分析与表征40-42
• 3.5 2, 2’-二苯并咪唑(TBIM，2,2’-bis-benzimidazoles)的合成与表征42-45
• 3.5.1 2, 2’-二苯并咪唑(TBIM)的制备步骤42-43
• 3.5.2 2, 2’-二苯并咪唑的结构分析与表征43-45
• 3.6 小结45-47
• 4 苯并咪唑衍生物铕配合物的合成及电化学性能47-59
• 4.1 铕配合物的制备47
• 4.2 铕配合物的表征47-53
• 4.2.1 配合物的元素分析及电导率47-48
• 4.2.2 热重分析48-50
• 4.2.3 红外光谱分析50-51
• 4.2.4 紫外光谱分析51-53
• 4.3 铕配合物的循环伏安特性53-57
• 4.3.1 扫描速度对配合物 1 氧化还原性质的影响54-55
• 4.3.2 配合物 2~4 的循环伏安特性55-57
• 4.4 小结57-59
• 5 2,2’-二苯并咪唑(TBIM)-铕配合物的合成及荧光性能59-70
• 5.1 铕配合物的制备59-60
• 5.2 铕配合物的表征60-64
• 5.2.1 铕含量测定及元素分析60-61
• 5.2.2 热重分析61-62
• 5.2.3 红外光谱分析62-63
• 5.2.4 紫外光谱分析63-64
• 5.3 铕配合物的荧光性质64-68
• 5.3.1 不同碱对铕配合物 Eu(Ⅲ )(DBM)_3TBIM 荧光的影响64-65
• 5.3.2 配体 TBIM 对铕配合物 Eu(Ⅲ )(DBM)_3TBIM 荧光性质的影响65-67
• 5.3.3 配体 TBIM 对铕配合物 Eu( Ⅲ )( o-phth)_3TBIM 荧光性质的影响67-68
• 5.4 小结68-70
• 6 结论70-72
• 附录72-73
• 参考文献73-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果79-80
• 致谢80-81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 沈建,余鼎声,庞正智;苯并咪唑类化合物作为碳钢缓蚀剂的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2005年04期

2 张蓉;李锦堂;傅翠梨;罗学涛;;苯并咪唑类光电功能配合物的研究进展[J];材料导报;2011年13期

3 何迎盈;罗治彬;李少林;;苯并咪唑类药物抗肿瘤研究进展[J];重庆医学;2011年27期

4 肖长发;聚苯并咪唑纤维及其应用[J];高科技纤维与应用;2003年03期

5 陈中兰;MBM新型螯合纤维素富集原子吸收测定痕量铅、镉、铜和镍[J];光谱学与光谱分析;1998年05期

6 杨云峰,高保娇,徐立,施冬健;光致发光稀土铕高分子配合物的合成研究初探[J];华北工学院学报;2002年03期

7 王卫东;郑安全;陈灵;;新型铕(Ⅲ)-谷氨酸-苯并咪唑三元配合物的合成及其电化学性质[J];合成化学;2011年02期

8 许剑平;2-甲基苯并咪唑的合成[J];化工时刊;2001年07期

9 帅丽;王姣亮;宋昭凤;肖小明;;苯并咪唑铕(Ⅲ)配合物的合成及其与DNA的相互作用[J];湖南师范大学自然科学学报;2005年04期

10 王娴;;苯并咪唑类缓蚀剂缓蚀机理以及研究趋势[J];清洗世界;2012年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 庄锐锐;含氮杂环配合物及金属离子液体的合成和电化学性质研究[D];青岛科技大学;2010年

  本文关键词：苯并咪唑衍生物及其铕配合物的合成与性能，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：508749