β-环糊精对菁染料光稳定性的影响

超分子化学;β-环糊精对菁染料光稳定性的影响     

2-苯乙烯基喹啉染料的无溶剂微波合成

近年来随着人们对苯乙烯基喹啉染料性质的了解,发现其在电致发光材料、光致变色材料[1,2]以及生物制药[3,4]等诸多领域显示出独特的性能.我们课题组从二十世纪七十年代中期开始一直从事苯乙烯染料、苯乙烯菁染料以及菁染料的合成及应用[5,6].     

五甲川菁线粒体荧光探针:光稳定性与激发态寿命的关系

不同结构的五甲川菁荧光染料常被用于近红外荧光探针,其灵敏度高,但光稳定性不理想.本文合成了一系列中位引入电子给体对氨基苯或对羟基苯的五甲川菁染料,研究了取代基对光稳定性的影响.实验表明,具有氨基和羟基电子给体的染料具有较高的光稳定性.飞秒瞬态吸收实验证明,氨基降低了菁染料分子的激发态寿命,光稳定性与激发态寿命成负相关,同时染料能较好地定位于活细胞中的线粒体.这对设计高耐光牢度的新型菁染料探针具有重要意义.     

苯乙烯基-4-吡啶菁染料的无溶剂微波合成

近年来随着人们对苯乙烯菁染料性质的深入了解,开始利用它的摩尔吸光系数高、光谱范围广以及荧光量子产率较高等特性,将其应用于激光染料、光盘存储材料和非线性光学材料[1～3]等.我们课题组从二十世纪七十年代中期开始一直从事苯乙烯染料、苯乙烯菁染料以及菁染料的合成及应用[4～7].     

2-取代吡啶半菁染料的无溶剂微波合成及光谱性质的理论研究

在微波促进无溶剂条件下, 由N-甲基-2-甲基吡啶碘盐与取代芳香醛在哌啶作用下合成了一系列2-取代的吡啶半菁染料, 产物结构由元素分析, ¹H NMR, MS, IR, UV得到确认. 该方法操作简便, 收率高. 在此基础上, 对N-甲 基-2-(p-N,N-二甲氨基-苯乙烯基)吡啶半菁染料的光谱性质进行了理论计算.     

菁染料和份菁染料薄膜的光稳定性研究

利用UV-Vis吸收光谱仪和光化学反应器研究了菁染料和份菁染料薄膜的光降解动力学.与相应的份菁染料相比,携带正电荷的菁染料薄膜具有相对较好的光稳定性.运用量子化学中的SCF-MO-PM3方法,全优化计算了这些染料的分子几何构型和电子结构,并解释了染料的光稳定性与其分子结构的关系.     

TiO2纳米晶电极上半菁衍生物分子设计中空间位阻效应的研究

设计合成了具有不同空间位阻的吡啶盐类和喹啉盐类半菁染料(E)-N-(4—磺酸 根丙基)-4-[2-4（4-N，N-二乙基氨基苯基）乙烯基]吡啶鎓盐（EPS），（E）-N-(4- 磺酸根丁基）-4-[2-(4-N,N-二乙氨基苯基）乙烯基]吡啶鎓盐（EPS4）和（E） -N-（4-磺酸根丁基）-4-[2-（4-N，N-二乙基氨基苯基）喹啉鎓盐（EQS4），研究了它们 的光物理性质，并将它们用作TiO2纳米晶电极的光敏化剂引入光电化学电池中。 研究发现:对于吡啶类半菁染料而言，无论是以三个亚甲基或是以四个亚甲基来连接 吸附基团RSO3^-和发色团时，单个的EPS和EPS4分子的光电响应行为一致．但是由于 以三个亚甲基来连接时，与EPS4相比，染料EPS的空间位阻相对较小，有利于其在 多孔膜上的吸附，最终结果是染料EPS对TiO2纳米晶电极的敏化作用好于EPS4．以喹啉 环为受电子基团的染料EQS4与同样含有四个亚甲基的以吡啶环为受电 子基团的EPS4相比，单个EQS4分子的光电响应行为虽然好于EPS4分子，但由于 EQS4分子间的空间位阻较大，影响了它在多孔电极上的吸附，致使其敏化的太阳能 电池的总光电转换效率有所下降．     

半菁类染料敏化太阳能电池的光电化学性能研究

研究了三种不同长度碳链取代的半菁类染料2-[4-(N,N-二羧乙基)氨基]苯乙烯基-1,3,3-三甲基苯并吲哚鎓碘(BIDC1)、2-[4-(N,N-二羧乙基)氨基]苯乙烯基-1-丁基-3,3-二甲基苯并吲哚鎓碘(BIDC2)和2-[4-(N,N-二羧乙基)氨基]苯乙烯基-1-辛基-3,3-二甲基苯并吲哚鎓碘(BIDC3)敏化太阳能电池的光电化学性能。其中BIDC1的敏化效果最好,在100mW/cm2氙灯光源下,开路电压、短路电流、填充因子和转换效率分别是430mV、1.31mA/cm2、0.52、0.29%。研究表明,随着半菁染料碳链取代基的增长,光电转换效率逐渐降低。     

纳米晶TiO2电极上半菁衍生物光敏染料

合成了具有不同共轭链长度的吡啶盐类及喹啉盐类半菁染料(E)-N-(4-磺酸丁基)-4-[2-(4-N, N-二甲基氨基苯基)乙烯基]吡啶鎓盐(P1)、(E)-N-(4-磺酸丁基)-4-[2-(4-N, N-二甲基氨基苯基)丁二烯基]吡啶鎓盐(P2)、(E)-N-(4-磺酸丁基)-4-[2-(4-N, N-二甲基氨基苯基)乙烯基]喹啉鎓盐(Q1)以及(E)-N-(4-磺酸丁基)-4-[2-(4-N, N-二甲基氨基苯基)丁二烯基]喹啉鎓盐(Q2).研究了它们的光物理性质，并将它们用作TiO2纳米晶电极的光敏化剂引入光电化学电池.与含有乙烯基共轭桥的染料P1和Q1相比，含有丁二烯基共轭桥的染料P2和Q2在甲醇和氯仿中的最大吸收均发生一定程度的红移，而且吸收光谱变宽.这两类染料都能很好地吸附于TiO2电极上.在比较了四个染料的吸收光谱、摩尔消光系数以及在TiO2电极表面的吸附量后，发现Q1具有最好的光电转化性质.     

β-环糊精及其衍生物对脂肪族手性对映体及有机染料的分子识别研究

在25℃用荧光和紫外光谱滴定法分别测定了β-环糊精(β-CD)、2,3,6-三[氧-(2-羟基丙基)]-β-环糊精(HP-β-CD)及2,3,6-三(甲氧基)-β-环糊精(MO-β-CD)与6种脂肪族手性客体和4种染料分子形成超分子配合物的稳定常数.结果表明,多种弱相互作用协同贡献于主-客体的包结配位过程.环糊精衍生物中取代基的疏水性和链长影响主体的配位能力,客体与环糊精间的尺寸适合及疏水相互作用决定其配合物的稳定性.在配位过程中,氢键作用也是影响主体环糊精键合行为的重要因素.     

两个新的苯并噻唑衍生物的合成与光物理性质

以苯并噻唑、苯乙酰基和吡啶阳离子为电子受体,二乙烯基苯为共轭桥,合成了两个新的A-π-A′型苯并噻唑衍生物:4-(2-苯并噻唑)-乙烯基查尔酮(1)和4-{4-[2-(苯并噻唑)乙烯基]苯乙烯基}-N-甲基吡啶碘盐(2).研究了它们在溶液和固体基质中的光物理性质.研究发现:染料2由于具有较强的极性和较好的平面性,从而具有较长的吸收、发射峰和较强的荧光发射.有机染料在聚甲基丙烯酸甲酯/溶胶-凝胶复合玻璃中的发光行为与聚甲基丙烯酸甲酯和溶胶-凝胶玻璃二者的基质性质有关,同时由于固体基质中分子发生聚集的可能性降低,荧光强度相对于同浓度溶液增强,稳定性提高.     

TiO2纳米晶电极上半菁衍生物分子设计中空间位阻效应的研究

设计合成了具有不同空间位阻的吡啶盐类和喹啉盐类半菁染料 (E) N ( 4 磺酸根丙基 ) 4 [2 ( 4 N ,N 二乙基氨基苯基 )乙烯基 ]吡啶盐 (EPS) ,(E) N ( 4 磺酸根丁基 ) 4 [2 ( 4 N ,N 二乙基氨基苯基 )乙烯基 ]吡啶盐 (EPS4)和 (E) N ( 4 磺酸根丁基 ) 4 [2 ( 4 N ,N 二乙基氨基苯基 )乙烯基 ]喹啉盐 (EQS4) ,研究了它们的光物理性质 ,并将它们用作TiO2纳米晶电极的光敏化剂引入光电化学电池中 .研究发现 :对于吡啶类半菁染料而言 ,无论是以三个亚甲基或是以四个亚甲基来连接吸附基团RSO-3 和发色团时 ,单个的EPS和EPS4分子的光电响应行为一致 .但是由于以三个亚甲基来连接时 ,与EPS4相比 ,染料EPS的空间位阻相对较小 ,有利于其在多孔膜上的吸附 ,最终结果是染料EPS对TiO2 纳米晶电极的敏化作用好于EPS4.以喹啉环为受电子基团的染料EQS4与同样含有四个亚甲基的以吡啶环为受电子基团的EPS4相比 ,单个EQS4分子的光电响应行为虽然好于EPS4分子 ,但由于EQS4分子间的空间位阻较大 ,影响了它在多孔电极上的吸附 ,致使其敏化的太阳能电池的总光电转换效率有所下降     

新型不对称五甲川菁染料的合成及光稳定性能研究

合成并表征了5种不对称五甲川菁染料,染料在甲醇中的最大吸收和荧光光谱在646—666nm之间.光降解实验证明两端取代基结构呈不对称的染料,其光稳定性明显高于两端取代基结构对称的染料.染料荧光光谱和pH值的关系表明,染料中引入苯环取代基可以增强染料在酸性或碱性溶液中的稳定性.     

新型中位取代七甲川菁染料的合成及光稳定性研究

本文合成了两种新型中位取代近红外七甲川菁染料,采用核磁1 HN-MR和HRMS质谱对其结构进行了表征.并测试了染料在不同溶剂中的吸收光谱和荧光发射光谱性质.染料3b、3c在甲醇中的最大吸收波长和最大荧光发射波长分别为677/790nm和647/786nm,斯托克斯位移分别为113 nm、139nm.经过光降解实验测试得到3种染料3a—3c在乙醇中的光降解速率常数分别为1.21×10-3 mol/min、1.81×10-3 mol/min和2.14×10-3 mol/min.循环伏安法测得染料3a—3c的氧化电位分别在0.729V、0.624V和0.598V.光降解实验表明:七甲川菁染料中位亚甲基链上吸电基取代增强染料光稳定性,供电基取代减弱染料的光稳定性;供-吸电子能力强弱决定了染料的光稳定性强弱;同时中位氯原子取代与共轭链上的氢键作用有利于染料的稳定性增强,中位氮原子取代无法形成很好的氢键作用,不利于染料稳定性的提高.     

4-甲酰基4-苯乙烯基吡啶分子聚集行为的光谱研究

苯乙烯基吡啶化合物,由于它可能在医学方面^[1]和光电子功能材料^[2]方面有实际应用前景,已引起人们的兴趣。苯乙烯吡啶化合物的光化学性质类似于二苯乙烯化合物,在光照下可以发生顺-反异构反应^[3]、加成反应和二聚反应^[4]等不同的光化学反应。     

近红外菁染料敏化的准固态太阳电池的光电化学研究

一个新型的近红外五甲川菁染料敏化剂(Cy)通过3,3-二甲基-1-乙基-2-[4-(N-苯乙酰氨基]-1,3-丁二烯-1-基]-3H-苯并[e]吲哚碘盐和5-羧基-1-丁基-2,3,3-三甲基-3H-吲哚碘盐的Knoevenagel缩合反应合成, 其结构用核磁、质谱和紫外等方法进行了确定; 使用疏水性气相法纳米SiO2 R974固化1-丁基-3-丙基咪唑碘离子液体制备了一种新的准固态电解质, 将其应用于菁染料(Cy)敏化的太阳电池, 对该染料敏化的准固态太阳电池的光电化学性能进行了研究. 在AM1.5G标准光源下, 得到1.49%的光电转换效率. 此方法对拓展准固态染料敏化太阳电池的研究具有一定的意义.     

菁染料和份菁染料的合成及其溶液的光稳定性研究

利用UV-Vis吸收光谱仪和光化学反应器,研究了菁染料和份菁染料的光降解动力学.研究结果表明,染料在乙腈溶液中的光褪色反应遵循假一级或零级动力学衰减.与相应的份菁染料相比,携带正电荷的菁染料具有相对较好的光稳定性.     

超分子体系中的分子识别研究 Ⅴ.单-[6-(1-吡啶)-6-脱氧]-α-和γ-环糊精对氨基酸分子识别的热力学性质

本文用分光光度滴定法测定了单-[6-(1-吡啶)-6-脱氧]-α-和γ-环糊精(1)和(3)与一系列氨基酸在磷酸缓冲溶液中(pH=7.20),25.0～40.0℃时形成超分子体系的稳定常数,进而计算了配位焓和配位熵,并与单-[6-(1-吡啶)-6-脱氧]-β-环糊精(2)的实验结果作了比较.化学计量法表明,所有的氨基酸均与环糊精衍生物形成了1:1的超分子体系.从热力学的观点,讨论了化学修饰环糊精和客体氨基酸的尺寸或形状适合、疏水效应、范德华力和氢键等几种弱相互作用力对形成超分子体系的贡献.研究结果发现,具有正电荷环糊精衍生物的吡啶基,作为一种分子探针不仅可以识别氨基酸生物分子的尺寸或形状之间的差异,而且还可以识别L/D-型手性对映体之间的差异,进一步表明了主-客体间的诱导楔合、几何互补在分子受体选择性键合底物形成超分子体系中的重要作用.     

修饰β-环糊精/4-(N,N-二甲氨基)-苯甲酸-2''''-乙基己基酯笼型包结物研究

用分子光谱法研究了甲基-β-环糊精(M-CD)和羟丙基-β-环糊精(HP-CD)与4-(N,N-二甲氨基)-苯甲酸-2'-乙基己基酯(EHDAB)分子间的包结作用.结果表明,柔性的2'-乙基己基和刚性的芳香端都包结在M-CD和HP-CD空腔中,形成了21笼型主-客体包结物.疏水性2'-乙基己基在包结物的热力学稳定性中起重要作用,亲水性M-CD和HP-CD将EHDAB增溶在水中,提高了EHDAB分子的紫外吸收程度,M-CD和HP-CD空腔抑制了光诱导EHDAB分子内扭转电荷转移,显著提高了EHDAB的光化学稳定性,增强了其抗氧化性,降低了酸碱性水解程度,包结物的热稳定性与所用主体环糊精相当.     

冠醚菁染料的研究 Ⅵ.含苯并咪唑环的冠醚菁染料的合成

关于冠醚硫碳菁染料的合成及其光谱增感作用的研究已有报道.这类含冠醚结构因子的新型菁染料被证明具有良好的增感性能和稳定性. 为了进一步研究冠醚结构对菁染料感光性能和理化性能的影响,合成了含苯并咪唑环的冠醚咪碳菁染料以及与菁有关的冠醚苯乙烯型染料. 新染料1—7的结构得到质谱、核磁共振谱、红外和紫外光谱的证实.染料中间体季铵盐8的合成已在前文报道.