两种取代酞菁锌的合成及其光物理性质的研究

文章采用熔融法合成了两种通过不同基团连接的邻苯二甲酰亚胺取代酞菁锌,四-β-(邻苯二甲酰亚胺丁氧基)酞菁锌(1)和四-β-(邻苯二甲酰亚胺甲基)酞菁锌(2)。比较了两种不同的取代基连接方式对酞菁的电子吸收光谱、荧光光谱及荧光量子产率和产生单线态氧的能力的影响。结果表明：与无取代酞菁锌相比,四-β-(邻苯二甲酰亚胺丁氧基)酞菁锌(1)的电子光谱和荧光光谱的红移程度均大于四-β-(邻苯二甲酰亚胺甲基)酞菁锌(2)。由于1的给电子能力比2强,两种锌酞菁的荧光量子产率(Ф_F)的大小顺序为：1＞2,产生1O₂的能力的大小顺序为：2＞1。     

酞菁染料的金属化和溴化与光物理影响的研究

以α位 (2 ,4 二特戊基 )苯氧基邻苯二腈作为环合前体 ,制备了多种金属酞菁 ,产物经元素分析、紫外、红外、核磁氢谱等分析手段进行表征 .并选择了部分酞菁进行溴化 ,其中着重研究了不同中心金属以及溴化对染料Q带吸收的影响 .结果表明 ,酞菁染料的金属化对于其Q带吸收影响很大 ,多数染料金属化后会出现蓝移 ,而选择合适的条件进行溴化 ,可以使得金属酞菁的Q带吸收出现一定程度的红移 ,其中部分溴化金属酞菁的吸收波长与光信息产业中使用的近红外激光器很接近 ,具有潜在的实用价值     

1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二（桥联二丙羧基）酞菁铜的合成及性质研究

对新型取代基酞菁和酞菁晶体合成和性质进行了研究。因为酞菁在信息、医疗、化工等众多领域有很广泛的应用,所以近百年来一直是科学家研究的热点课题。酞菁经过近百年的研究,科学家已经合成了上万种酞菁衍生物,但是,随着科技的不断进步,人类社会不断发展的需求,具有新特性的新型酞菁的获得仍是相关科技工作者孜孜以求的目标。为此,在本论文中,我们改进了合成方法,合成了新型的桥联酞菁材料：1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二（桥联二丙羧基）酞菁铜,表征其结构。并研究电化学性质。首先以丙二酸和3,6-二羟基邻苯二腈为起始原料,以水为溶剂,加入浓硫酸作为催化剂,先合成前体,即丙二酸3,3′-二(6–羟基邻苯二腈)脂。然后再用丙二酸 3,3′-二(6-羟基邻苯二腈)脂与一水合乙酸铜,以正戊醇为溶剂,以DBU为催化剂,合成了1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二（桥联二丙羧基）酞菁铜,其分子式是C₃₈H₁₆N₈O₁₂Cu。对1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22–二（桥联二丙羧基）酞菁铜进行紫外吸收及荧光光谱测定,证明合成产物是目标产物,并研究了1,11,15,25-四羟基-4,8,18,22-二（桥联二丙羧基）酞菁铜的电化学性质。     

2(3)-四-(2-异丙基-5-甲基苯氧基)钛氧酞菁的合成及其近红外发光特性

通过分步合成的方法,在钛氧酞菁的外围引入了四个苯氧基团,合成了一种2(3)-四-(2-异丙基-5-甲基苯氧基)钛氧酞菁.通过质谱、核磁、元素分析、紫外可见吸收光谱、近红外光荧光谱和循环伏安法对其结构和性质进行了表征,并利用旋涂加真空热蒸发的方法制得了该材料的电致发光器件(ITO/PVK:TiOPc/BCP/LiF/Al).结果表明,四取代的钛氧酞菁固态的近红外光荧光峰值在1080nm左右;其近红外电致发光的峰值波长落在1050nm左右.在PVK掺杂的器件中,钛氧酞菁的质量分数为30%时有较强的发光强度.     

邻二氮杂苯-水复合物氢键相互作用的理论研究

用密度泛函理论B3LYP方法和MP2方法分别对邻二氮杂苯与水形成1∶1和1∶2复合物的基态氢键结构与相互作用能进行了理论计算,结果表明复合物之间存在较强的氢键N…H-O相互作用,在复合物中,水的H-O对称伸缩振动频率明显红移.同时,使用含时密度泛函理论方法计算了邻二氮杂苯单体及复合物的第一1(n,π)和1(π,π)激发态的垂直激发能.     

N-(6-甲基-2-苯并噻唑基)-α-氨基膦酸二乙酯的1H NMR研究

报道了N-(6-甲基-2-苯并噻唑基)-α-氨基膦酸二乙酯类化合物的¹H NMR数据,研究了α位苯环上取代基对α-CH的化学位移的影响.根据单晶结构确定了膦酸二乙酯的两个乙氧基的核磁不等价现象是由α位苯环的屏蔽作用造成的.研究了α位苯环上取代基对α位苯环的屏蔽作用的影响,并利用构象重叠方法解释了邻位取代基对屏蔽作用的影响.     

N-(6-甲基-2-苯并噻唑基)-α-氨基膦酸二乙酯的1H NMR研究

报道了N-(6-甲基-2-苯并噻唑基)-α-氨基膦酸二乙酯类化合物的¹H NMR数据,研究了α位苯环上取代基对α-CH的化学位移的影响.根据单晶结构确定了膦酸二乙酯的两个乙氧基的核磁不等价现象是由α位苯环的屏蔽作用造成的.研究了α位苯环上取代基对α位苯环的屏蔽作用的影响,并利用构象重叠方法解释了邻位取代基对屏蔽作用的影响.     

p-HPcCo和p-HPcZn的非线性光学性质研究

采用皮秒Z-扫描技术研究了两种不同中心金属取代的酞菁配合物2,9,16,23-四-(对羧基苯氧基)酞菁钴(p-HPcCo)和2,9,16,23-四-(对羧基苯氧基)酞菁锌(p-HPcZn)的非线性光学性质,并从离域电子共轭结构理论和共振、非共振增强理论进行了分析.结果表明:吸电子能力强的金属离子Zn2+ 取代的p-HPcZn的吸收带相对于Co2+ 取代的p-HPcCo略有红移|两种样品均具有正的三阶非线性极化率,共振增强使得p-HPcZn和p-HPcCo的三阶非线性极化率在532 nm条件下比1 064 nm条件下增强了近两个量级,中心金属离子强的吸电子能力使得p-HPcZn的三阶非线性极化率大于p-HPcCo,并在532 nm激发时,χ(3) 具有最大值1.76×10-10 esu.     

p-HPcCo和p-HPcZn的非线性光学性质研究

采用皮秒Z-扫描技术研究了两种不同中心金属取代的酞菁配合物2,9,16,23-四-(对羧基苯氧基)酞菁钴(p-HPcCo)和2,9,16,23-四-(对羧基苯氧基)酞菁锌(p-HPcZn)的非线性光学性质,并从离域电子共轭结构理论和共振、非共振增强理论进行了分析.结果表明:吸电子能力强的金属离子Zn2+取代的p-HPcZn的吸收带相对于Co2+取代的p-HPcCo略有红移;两种样品均具有正的三阶非线性极化率,共振增强使得p-HPcZn和p-HPcCo的三阶非线性极化率在532nm条件下比1064nm条件下增强了近两个量级,中心金属离子强的吸电子能力使得p-HPcZn的三阶非线性极化率大于p-HPcCo,并在532nm激发时,χ(3)具有最大值1.76×10-10esu.     

四取代酞菁金属配合物的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱研究

报道了16种含哌嗪或含哌啶四取代酞菁金属配合物{R4PcM,R=2-[4-(2-磺基乙基)哌嗪-1-基]乙氧基(SPEO—)、2-(哌啶-1-基)乙氧基(PEO—);取代位置分别在α位和β位;M=Zn(Ⅱ),Ni(Ⅱ),Co(Ⅱ), Cu(Ⅱ)}的UV-Vis吸收光谱和荧光发射光谱的测定,探讨了中心金属离子、取代基种类及其取代位置、溶剂等因素对酞菁金属配合物UV-Vis吸收光谱和荧光发射光谱性质的影响。结果表明:R4PcM的Q带λ_max落在681～718 nm范围内,与相同中心金属离子的无取代酞菁金属配合物(669～671 nm)比较都发生了不同程度的红移,荧光发射光谱与UV-Vis吸收光谱呈镜像关系,特别的是两种β位取代中心金属离子为Zn(Ⅱ)的酞菁金属配合物[β-(SPEO)₄PcZn,β-(PEO)₄PcZn]具有极高的摩尔消光系数、较大的荧光量子产率和较长的荧光寿命,有望开发成新型的光动力诊疗用光敏剂。     

钯酞菁配合物的荧光光谱与单线态氧的生成速率

分别测定了四-α-(2,2,4-三甲基-3-戊氧基)酞菁钯(锌)和四-α-(2,4-二叔丁基苯氧基)酞菁钯(锌)配合物的紫外-可见电子吸收光谱,荧光发射光谱和单线态氧生成速率,结果表明虽然酞菁钯的中心金属离子为开壳层电子结构,但其生成单线态氧(1O₂)的能力与中心金属为闭壳层结构的相应取代酞菁锌相近,这可能是与其荧光发射很弱,系间串跃很强相关。     

氧族元素对D-A和D-π-A共聚物光吸收谱红移的第一性原理研究

D-A型共聚物作为有机聚合物太阳能电池的电子给体材料近年来引起广泛关注. 本文以苯并二噻吩(BDT)为电子给体单元, 苯并噻二唑(BT)为电子受体单元来模拟D-A共聚体; 并用噻吩环作为π桥, 构造出D-π-A(PBDT-DTBX, X = O, S, Se, Te)结构. 采用第一性原理的密度泛函理论, 系统地计算相应的电子结构和光吸收谱. 比较不同氧族元素和噻吩π-键桥对聚合物光吸收谱的影响. 研究结果表明: D-A共聚体中当X位元素以O, S, Se, T_e 替换时, 其体系的最高占有分子轨道(HOMO)能级变化不大, 最低未占有分子轨道(LUMO)能级逐渐靠近费米能级, 带隙逐渐减小. 在可见光区有两个较强的吸收峰, 随着X位元素原子序数增大, 位于4.0 eV左右的光吸收峰位基本不变, 另一光吸收峰强度明显增大并发生红移. 与D-A结构相比, D-π-A结构的带隙均有所减小, 其中X为Te时带隙最小; 光吸收峰强度随着氧族元素原子序数的增大也明显增大并发生红移. 通过比较光吸收系数和相应态密度, 结果表明, 4.0 eV 左右的光吸收峰主要是BDT单元的贡献, 氧族元素的改变主要影响519.4-703.9 nm范围的光吸收.     

四氮杂芳氧基取代酞菁金属配合物的UV-Vis吸收光谱研究

测定了6个系列18种四氮杂芳氧基取代酞菁金属配合物(R₄PcM, R=4-吡啶氧基、8-喹啉氧基、2-甲基-8-喹啉氧基;取代位置分别为：α位及β位;M=Ni(Ⅱ), Cu(Ⅱ), Zn(Ⅱ))的UV-Vis吸收光谱。探讨了中心金属、取代基种类及取代位置、溶剂对酞菁金属配合物UV-Vis吸收光谱中Q带最大吸收波长(λ_max)的影响,实验结果表明：标题配合物的Q带λ_max在680 nm左右;与相同中心金属无取代酞菁金属配合物(669～671 nm)比较,标题配合物的Q带λ_max都发生了不同程度的红移;当取代基在α位时其种类对标题配合物Q带λ_max的影响较在β位时显著,且相同取代基及中心金属的α位取代配合物的Q带λ_max较β位取代配合物的红移更为明显;中心金属、溶剂对标题配合物的Q带λ_max影响不明显。     

1-氨甲基-6,7-二甲氧基-1,2,3,4-四氢异喹啉盐酸盐的合成及表征

以3,4-二甲氧基苯乙胺为原料,经氯乙酰氯酰化得到N-氯乙酰基-3,4-二甲氧基苯乙胺,通过与邻苯二甲酰亚胺钾烃化,在P2O5的作用下经Bischler-Napieralski环合后,用水合肼肼解,硼氢化钾还原后与盐酸作用得1-氨甲基-6,7-二甲氧基-1,2,3,4-四氢异喹啉盐酸盐。产品结构经IR、1H NMR、MS确证。     

二氧化硅凝胶玻璃基质中原位合成镍酞菁的动力学研究

实现酞菁材料化进而器件化的一个重要途径是将其引入到固相基质制备酞菁掺杂的复合材料。文章以邻苯二腈和可溶性镍盐为反应试剂,通过一定温度的热处理,采用原位合成技术在二氧化硅凝胶玻璃基质中原位合成镍酞菁,制备了复合凝胶玻璃材料, 并用紫外-可见吸收光谱表征了其制备过程。由于镍酞菁在可见光区域有明显吸收,以镍酞菁物理掺杂的复合凝胶玻璃作为参照,用670 nm处的吸光度来计算原位合成镍酞菁的量。研究了原位合成动力学,拟合出原位合成NiPc的量与加热时间的关系曲线。拟合曲线呈“S”形,与Avrami-Erofeev公式相符。由此推导出在180, 185, 190, 195和200 ℃时的反应级数分别是4.5, 4.5, 3.7, 3.2, 1.9。     

水溶性酞菁类光敏剂的合成及其光谱性质研究

以3-硝基邻苯二甲腈与3-巯基-1-丙磺酸钠为原料,在醋酸盐存在下通过四环化合成了三种带四个3-磺基丙基磺酰基的水溶性酞菁。利用紫外-可见吸收光谱,荧光光谱等对其光谱性质进行了测量,并计算了其荧光量子产率和单线态氧量子产率。引入吸电子基团所合成的水溶性酞菁与ZnPc相比,其荧光发射光谱的形状并未改变,但其最大荧光发射波长均发生10 nm以上的红移。三种水溶性酞菁中锌酞菁的荧光量子产率最高,铜酞菁的荧光量子产率最低;它们在水溶液中的荧光呈双指数衰减,这可归结为激发态质子化或去质子化的结果。单线态氧量子产率锌酞菁最大,空心酞菁次之,铜酞菁最小。光谱分析结果表明,合成的锌酞菁和空心酞菁具有高的单线态氧量子产率和高的光稳定性,有望用作光动力治疗和光免疫治疗的光敏剂。     

不同溶剂中取代基对芳香胺红外吸收光谱的影响

对２１种芳香胺在不同极性的溶剂中测定了红外光谱,并对不同取代基对氨基的对称伸缩动和非对称伸缩振动吸收峰峰位的影响进行了讨论。甲基在不同极性的溶剂中表现不同的电子效应;甲氧基处于氨基的邻位的电子效应和处于间位时不同,氯和硝基取代基使氨基的两吸收峰均向蓝移,氨基取代基使氨基的两吸收峰向红移。     

桥基取代2,7’-(乙烯基)-二-8-羟基喹啉类化合物的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31G(d)水平上对2,7′-(乙烯基)-二-8-羟基喹啉(2,7′-Ethq_2)及其6种桥基取代物的几何结构进行了全优化,探讨了取代基对分子的结构、电荷转移、前线分子轨道能级、能隙等方面的影响.采用含时的密度泛函理论(TD-DFT)研究各分子的气相及液相中的电子光谱,分析光谱的变化规律.结果表明,取代基的电子效应和立体效应对取代物的电子结构和电子光谱有重要影响,取代基重新调整了2,7′-Ethq_2的原子电荷布居,改变了前线分子轨道能隙,导致吸收光谱发生变化.氨基和氰基对2,7′-Ethq_2影响较为显著,吸收波长红移较大.此外溶剂的极性对其电子光谱也有影响,随溶剂极性的增大,硝基取代物的最大吸收波长发生明显的红移,其它取代物的最大吸收波长均发生较小的蓝移.     

两亲性金属酞菁的催化性能研究

采用耗氧法研究了4种金属酞菁配合物[α-四(对羧基苯氧基)金属酞菁(Zn,Co)、β-四(对羧基苯氧基)金属酞菁(Zn,Co)]对0.1mol.L-1亚硫酸钠的催化氧化性能,考察了配合物中心金属和取代基的位置对催化活性的影响。研究结果表明中心离子相同时,β位四取代(对羧基苯氧基)金属酞菁的催化活性优于α位;取代基位置相同时,酞菁钴的催化氧化性优于酞菁锌。且β-四(对羧基苯氧基)酞菁钴的浓度为1.00×10-4mol.L-1时,对亚硫酸钠的催化氧化性能最高。     

吡唑和1-甲胺酰基吡唑类化合物的紫外吸收光谱及其应用

研究了吡唑类化合物和1-甲胺酰基吡唑类化合物的紫外吸收光谱.结果表明,3位和5位的取代使吡唑的最大吸收波长红移3～4 nm,而4位的取代能够引起较大的红移(>10 nm).甲胺酰基的引入可使吡唑类化合物的最大吸收波长红移20～26 nm,最大消光系数提高2～3倍.基于此,建立了快速测定吡唑类化合物含量的紫外分光光度法,并测定了长效尿素中3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)的含量为尿素-N的1.15%,1-甲胺酰基-3-甲基吡唑(CMP)在水溶液中水解的半减期在20,25和30℃下分别为48,30和16 h,应用不同提取剂对三种土壤中硝化抑制剂3-甲基吡唑磷酸盐(MPP)的提取率为63.2%～89.2%.