硅杂环戊二烯衍生物的功能化扩展研究

发布时间：2017-09-14 12:25

  本文关键词：硅杂环戊二烯衍生物的功能化扩展研究

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【摘要】：荧光物质在其良溶剂中有荧光,而在其不良溶剂中或聚集态下发生荧光淬灭,这种现象叫做聚集浓度淬灭(Aggregation-caused quenching, ACQ)效应,此现象不利于有机荧光物质在固态或聚集态方面的实际应用。因此,研究者们为了解决这个问题做了大量的科研工作,发现有些有机荧光分子在其良溶剂中无荧光或荧光很弱,而在其不良溶剂中或聚集态下有强荧光,我们称此现象为聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)效应。具有AIE效应的荧光化合物是近些年来备受瞩目的一类新型发光材料。硅杂环戊二烯(silole)衍生物是典型的具有AIE效应的有机化合物。本论文从分子设计的角度出发,设计并合成了硅杂环戊二烯为基本单元的有机化合物,并对其结构、光物理性质、热稳定性能、三硝基苯酚爆炸物检测等进行了初步的研究。具体内容如下：(1)将ACQ发光体芘与AIE发光体1-甲基-2,3,4,5-四苯基硅杂环戊二烯相结合,合成新型化合物。通过Karstedt催化的硅氢加成反应,设计并制备了具有荧光性质的芘功能化的硅杂环戊二烯衍生物。对其晶体结构、光物理性质及热稳定性能的研究结果表明：此硅氢加成反应为反式加成反应,合成的新型荧光化合物属于三斜晶系的P-1空间群；此silole衍生物固态薄膜的紫外可见吸收光谱与其在四氢呋喃溶剂中的谱图有差异,最大紫外吸收波长一致,为359nm；它在265℃开始失重,失重10%的温度Td10为370℃,在370-495℃发生剧烈失重现象,表明它具有良好的热稳定性能。(2)将ACQ发光体蒽与AIE发光体1-甲基-2,3,4,5-四苯基硅杂环戊二烯相结合,合成新型化合物。通过氯铂酸(H2PtCl6·6H2O)催化的硅氢加成反应设计并制备了具有荧光性质的蒽功能化的硅杂环戊二烯衍生物。对其结构、光物理性质及热稳定性能的研究结果表明：此silole衍生物固态薄膜的紫外吸收光谱图与其在四氢呋喃溶剂中的一致,但是,它们的最大紫外吸收波长略有差异；它在315℃开始失重,失重10%的温度Td10为350℃,在350-435℃发生剧烈失重现象,表明它具有良好的热稳定性能。(3)新型具有AIE效应的手性化合物的合成。将具有手性的ACQ发光体顺-右旋-1,1’-联二萘酚与AIE发光体1-甲基-2,3,4,5-四苯基硅杂环戊二烯相结合,合成新型化合物。通过Karstedt催化的硅氢加成反应设计并制备了具有AIE效应的顺-右旋-1,1’-联二萘酚功能化的硅杂环戊二烯衍生物。对其结构、光物理性质、热稳定性能、三硝基苯酚爆炸物检测的研究结果表明：此新型化合物的最大紫外吸收波长为340nm；随着水含量的逐渐增多,其荧光强度逐渐增强,荧光发射波长在490nm处,具有显著的AIE效应。在不同激发波长下,此化合物荧光发射谱图形状与1-甲基-2,3,4,5-四苯基silole的荧光发射谱图保持一致,但是荧光发射波长可能一样,也可能不一样；它在305℃开始失重,失重10%的温度Td10为378℃,在380～515℃发生剧烈失重现象,表明它具有良好的热稳定性能；它在溶液态和聚集态均保持着顺-右旋-1,1'-联二萘酚的立体结构,使得它具有很强的手性信号；对三硝基苯酚爆炸物有良好的灵敏度,检出限达到lppm；在其良溶剂中和聚集态下均具有手性。
【关键词】：聚集浓度淬灭 聚集诱导发光 硅杂环戊二烯衍生物 荧光 硅氢加成 爆炸物检测 圆二色谱
【学位授予单位】：北京工商大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ422
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 文献综述10-33
• 1.1 引言10-11
• 1.2 聚集诱导发光效应11-13
• 1.2.1 简介11-12
• 1.2.2 机理12-13
• 1.3 具有聚集诱导发光效应的化合物13-23
• 1.3.1 硅杂环戊二烯衍生物14-19
• 1.3.2 四苯基乙烯衍生物19-21
• 1.3.3 其他化合物及聚合物21-23
• 1.4 聚集诱导发光效应的应用23-31
• 1.4.1 光电器件23-25
• 1.4.2 传感器25-27
• 1.4.3 细胞成像27-31
• 1.5 本论文研究的意义和主要工作31-33
• 1.5.1 本论文的研究意义31
• 1.5.2 本论文的主要研究工作31-33
• 第2章 1-甲基-1-(1-芘烯基)-2,3,4,5-四苯基硅杂环戊二烯(silole-pyrene)单体的合成与热性能研究33-42
• 2.1 前言33
• 2.2 实验部分33-35
• 2.2.1 原料和试剂33-34
• 2.2.2 实验仪器及方法34-35
• 2.2.3 silole-pyrene单体化合物的合成35
• 2.3 结果和讨论35-41
• 2.3.1 Silole-pyrene单体的合成与表征35-36
• 2.3.2 化合物silole-pyrene的单晶结构分析36-38
• 2.3.3 化合物silole-pyrene的光物理性能分析38-40
• 2.3.4 化合物silole-pyrene的热性能分析40-41
• 2.4 本章小结41-42
• 第3章 1-甲基-1-(9-蒽烯基)-2,3,4,5-四苯基硅杂环戊二烯(silole-anthracene)单体的合成与热性能研究42-49
• 3.1 前言42
• 3.2 实验部分42-44
• 3.2.1 原料和试剂42-43
• 3.2.2 实验仪器及方法43
• 3.2.3 silole-anthracene单体化合物的合成43-44
• 3.3 结果和讨论44-48
• 3.3.1 Silole-anthracene单体的合成与表征44-45
• 3.3.2 化合物silole-anthracene的光物理性能分析45-47
• 3.3.3 化合物silole-anthracene的热性能分析47-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 2,2’-二(3-(1-甲基-2,3,4,5-四苯基-1H-silole)丙氧基)-(R)-(+)-1,1’-联二萘((R)-(+)-BINOL-silole)单体的合成与热性能研究49-61
• 4.1 前言49
• 4.2 实验部分49-51
• 4.2.1 原料和试剂49-50
• 4.2.2 实验仪器及方法50-51
• 4.2.3 (R)-(+)-BINOL-silole单体化合物的合成51
• 4.3 结果和讨论51-59
• 4.3.1 (R)-(+)-BINOL-silole单体的合成与表征51-53
• 4.3.2 化合物(R)-(+)-BINOL-silole的光物理性能分析53-56
• 4.3.3 化合物(R)-(+)-BINOL-silole的热性能分析56-57
• 4.3.4 圆二色谱57-58
• 4.3.5 三硝基苯酚爆炸物检测58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第5章 结论61-63
• 参考文献63-70
• 附录70-72
• 在学期间发表的学术论文与研究成果72-73
• 致谢73

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本文编号：850011