三岔共轭体系中的结构效应——分流型三岔多烯腈及多烯酸类

本文中研究了五个系列分流型三岔共轭体系,其中包括脂肪族多烯腈,芳香族多烯腈类和多烯酸类的电子吸收峰,以及二个系列的甲基氢—CH_3,次甲基氢—OCH_2及β-H的化学位移。所有这些性能都与同系因子形成良好线性关系。也研究了a-氰代羧酸酯的质谱,实验数据证明—COOEt基比—CN基容易断裂。失去COOEt的碎片比例值很大,未发现失掉CN基的碎片,表明CN基与烯链的共轭效应强于COOEt基。 虽然这些三岔体系中的各分支基团都是吸电子的,但与推电子的分支基团和代基一样,这些分支基团的引入都导致红移现象,因而三岔体系的同系直线都位于线型体系之下。而与后者形成一小夹角。 利用线型体系与三岔体系同系直线间的对比,根据其间的相似三角形的关系,可以准确地计算出分支基团的当量△Ns值。由于在各个三岔系列开头的化合物中分支基团的效应都小于一个链单位,可见分支基团不是端基而只起代基作用。同时还应用线型体系的扩大同系方程式,采用适当的代基当量计算了四个系列的电子吸收峰:所得结果与实验数据的偏差一般在±7毫微米以内。这也表明两个三岔分支基团中的一个可作为代基来处理。 随着三岔化合物共轭键的增长,分支基团的当量继续增大以致有时超过1,这表明在分流型三岔体系中,对分支基团的当量特别是在偕二氰基体     

苯多烯酮、酯类三岔共轭体系结构性能定量关系的研究 Ⅰ.电子吸收光谱

制备和合成了三个线性系列(A_n,K_n,T_n)和三个三岔系列(P_n,E_n,M_n)共34个化合物,其中14个为新化合物。测定了它们在环己烷、乙醇、氯仿中的电子吸收光谱。实验表明,三岔系列的电子吸收光谱频率也遵守同系线性规律,与同系因子之间的相关系数均在0.995以上。三岔体系与相应的线性系列的同系直线相比较表明,一个吸电子分岔的引入导致了红移。用同系直线间的相似三角形计算法,可计算出三岔体系中一个分岔的当量仅为一个链节的0.4～0.8;用同系线性规律的专一性证明,分岔端基的当量是2而不是3.这都表明,分岔端基中只有一岔起端基作用,而另一岔只起代基的作用。取起代基作用的分岔基团的代基当量,并考虑位置效应,则可用线性体系扩大的同系方程来计算三岔化合物的电子吸收光谱。计算值与实验值的误差在±5nm以内。这些结果都与前文的结论相符。三岔体系的溶剂效应比较显著,而且随链增长而增大;线性体系的溶剂效应不如三岔体系的明显,且随链增长变化不大(K_n,A_n)或变小(T_n)。所以,在比较三岔体系与线性体系的同系直线时,必须考虑溶剂的影响。若用溶剂效应较强的溶剂时,三岔同系直线与线性体系的同系直线几乎平行.     

查耳酮类化合物的代基效应

查耳酮类化合物是一类合流型三岔共轭化合物。对于这类三岔共轭体系中的结构效应,前文中已在同系线性规律的基础上进行了比较系统的研究。但对于作为代基一岔的结构效应研究的不多,对于不同电性的取代基引入苯基后,所导致的同系直线斜率的变化是否与取代基的极性存在一定关系,尚待进行研究。本文合成了5个苯多烯基4＇-取代苯基酮系共20个化合物和一个相应的线型体系——苯多烯醛。研究了     

同系物分子结构与物理化学性能间的定量关系--Ⅲ.联苯链物与骈苯链物电子光谱中的同系线性规律

本文讨论了联苯链物和骈苯链物电子吸收光谱中的同系线性规律.在这些类型的化合物中,只有具有共同的通式和同数的芳六(合)组的系列,才是真正的同系化合物.对于符合这两个条件的同系列,同系线性规律完全适用于它们各吸收带的各次峰,关联情况一般都很良好.并且,同系线性关系的精确程度高于 Hueckel 分子轨道法的同类线性关系.在骈苯化合物的四个系列中,α带、p 带和β带内的各次峰,都各自成为一组邻同系峰.每组的同系直线,在其位置、斜率和与其他线组的间隔方面,都有各自的特征.每带内各峰之间的关系,都符合近似的迭合规律;但各带之间不存在类似的迭合关系.这表明一个吸收带各峰所依存的结构因素可能是基本上相同的,而不同的吸收带所依存的结构因素是不相同的.各带各组同系直线的特征,为同系物电子光谱吸收峰的分类和鉴定提供了一个合理的定量基础.文中根据这些特征,对于一些前人未曾分类的吸收峰进行了分类,并对一些以前的显然不合理的分类,进行了改正.     

苯多烯酮、酯类共轭体系结构性能定量关系的研究——Ⅱ、核磁共振及红外光谱

测定了六个苯多烯酮、酯类系列(An、Kn、Tn、Pn、En、Mn)化合物的核磁共振氢谱和红外吸收光谱。实验表明,三岔共轭体系与线性体系一样,其相应的氢核化学位移都近似地遵守同系线性规律。实验还表明,红外吸收光谱中的基团特征吸收频率(如羰基、酯基、C=C)与同系因子也呈现良好的线性关系。     

三岔共轭体系中的结构效应(Ⅱ)——分子轨道能量与键级

本文计算了双向型、合流型、分流型三岔共轭多烯链物的分子轨道能级,能级差量。它们的同系递变与相应线型共轭体系一样,也遵守同系线性规律。但它们的同系直线在截距和斜率上都表现有一定的差异,这些差异定量地表明了三岔共轭体系中一根分岔只起代基的作用。这样,由分子基态中轨道能级的同系直线的差异,即可找出作为代基的分岔基团的代基当量。 中心碳原子周围的p_2-3与p_2-N键级的同系直线和用能级因子考查三岔共轭体系的分子轨道能级和键级,所得结果也说明三岔共轭体系的侧链为代基。     

电子等排体的噻吩多烯与苯多烯同系递变的比较Ⅱ

为了比较噻吩多烯和苯多烯三岔共轭体系的性能,合成了三个系列带两个拉电子基团的噻吩多烯三岔化合物(TDn,TEn,TFn),测定了它们在环已烷和乙醇中的电子吸收光谱。实验表明,带两个拉电子基团的噻吩多烯三岔共轭化合物的电子吸收光谱频率也都遵守同系线性规律,相关系数Υ>0.99。与相应的苯多烯化合物的电子光谱相比,吸收峰普遍地红移一个插烯双键所引起的红移数值。相应的同系直线相距很近。△λ_(th)/△λ_E值为0.83-1.10。第一个拉电子基团的引入,化合物的电子吸收峰红移30nm左右,但当第二个拉电子基团引入时,电子吸收峰仅红移3—17nm,其作用只相当于一个取代基。     

三岔共轭体系中的结构效应(Ⅵ)——氮杂查耳酮类化合物红外光谱中的同系线性规律

本文合成并研究了2P0nB、4P0nB、2Q0nB等11个三岔共轭化合物的红外光谱。实验表明这些化合物的基因特征吸收波数近似地遵守同系线性规律,相关系数r为0.982-1.000,与相应线性体系的同系直线比较,它们的斜率较小。这表明一个分岔的引入导致基因特征吸收波长红移,并表明在三岔体系中是分子整体性占优势而分岔基团的特性是受到分子整体性制约的。     

氮桥双共轭体系中的交替竞争共轭

本文根据氮桥系列(Ⅸ)的紫外光谱,应用同系线性规律,定量地证明了在氮桥系列(Ⅸ)中,同系序数N≠m+n+4,因此氮不能同时与芳稠环及烯醛链共轭。紫外谱图的峰形,峰数及代基当量(△N_s)进一步证明了芳稠环与烯醛链互相竞争氮的独对p电子。当芳稠环链的长度m,达到使其竞争力大于烯醛链时,氮主要与芳环共轭,烯醛链只起代基的作用;当烯醛链的长度n,达到使其竞争力大于芳环时,氮则主要与烯醛链共轭,芳环只起代基的作用。随着两边链长m,n的交替增长,则出现竞争共轭的交替现象。     

(3-苄基-4-芳酰基-1,2,4-三唑-5-基)(5-本基-1,3,4-噁二唑-2-基)硫醚的合成

通过3-苄基-4-芳酰基-1,2,4-三唑-5-巯基负离子在2-甲磺酰基-5-苯基-1,3,4-噁二唑环2-位上的亲核取代反应,制得13个新的(3-苄基-4-芳酰基-1,2,4-三唑-5-基)(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-基)硫醚衍生物.经元素分析、IR、~1H NMR和MS裂解碎片分析确认结构.初步观察了它们在0.01％浓度时对大肠杆菌繁殖的抑制作用.     

高分子基电极材料在电化学储能中的应用进展

高效电化学活性材料是实现高性能电化学储能设备的关键核心之一.如何在原子层次对电极材料微观结构进行精密调控,并发展有效合成策略和方法实现的结构控制合成,以提升器件电化学性能是备受关注的科学问题和基础研究的前沿.高分子材料理化结构丰富、官能团种类可调,已成为现代工业发展中的重要基石.特别是刚性芳杂环高分子基材料由于含有芳杂环结构,利于高温聚合且残炭率高,在碳化后具有良好的元素、形貌继承性,因此刚性芳杂环高分子基材料近年来在电化学储能领域也得到了广泛应用.系统总结了刚性芳杂环高分子基电极材料在超级电容器、钠离子电池、锂硫电池等电化学储能器件中的应用.并特别介绍了本课题组通过本征掺杂方式创制出的系列元素、形貌可控的高分子基电极材料.最后,总结并展望了高分子基材料在能源领域中未来的研究方向.     

三岔共轭体系中的结构效应Ⅳ——α-羧基苯多烯类化合物的性能及其量化计算

本文合成了一系列的三岔共轭体系α—羧基苯多烯晴,测定了它们的紫外光谱和质谱,并用CNDO/2方法计算其分子轨道能极、能极差量以及π键键级。在此基础上,区分了三岔共轭体系的基干结构和支链、端基和代基。这样,三岔共轭体系的分子结构与性能间的定量关系,就可以用相应线型体系的同系方程式来定量描述。     

2,6-二[4''''-(3",4"-邻苯二甲酸酐苯氧基]苯基吡啶二甲酮的合成

芳香四酸二酐是有机芳杂环高分子如聚酰亚胺、聚吡咙等耐高温高分子的主要单体之一,但是由目前市售芳香四酸二酐所得芳杂环高分子多具有难溶难熔、不易加工的缺陷.因此,借助分子设计原理并应用有机合成手段,合成新型四酸二酐单体进而实现目标芳杂环高分子的改性研究则是十分重要的[1].合成具有柔性键、非共平面芳环取代基、含氟取代基、以及极性吡啶环等新型单体,既可保持聚合物的耐热性,又可改善其溶解性,赋予其优异的综合性能[2,3].本文依Scheme 1所示的设计路线,合成了聚合级的含有柔性醚键与极性羰基的新型含吡啶环四酸二酐单体、即2,6-二(4'-(3",4"-邻苯二甲酸酐苯氧基)苯基)吡啶二甲酮,其组成与结构已通过FT-IR,NMR,MS及元素分析证实.     

呋喃多烯酸酯类三岔共轭体系的结构和性能之间的定量关系

本论文的目的有四个。其一是证明三岔共轭体系Ⅰ的结构和性能之间的关系遵循同系线性规律。其二要证明在Ⅰ的末端二个分支中,只有一个是端基,而另一个是代基。第三点要证明的是Ⅰ的结构和性能之间的关系可用扩大的同系方程来近似地表示。最后要证明的是,呋喃环的端基当量为2,环中的氧原子几乎没有参与共轭。     

呋喃多烯酸酯类三岔共轭体系结构和性能之间的定量关系——(Ⅰ)紫外光谱

本文合成及制备了下述六个系列的化合物并测定了它们的紫外光谱、质谱。结果表明: α-C_4H_3O-(CH=CH)nCHO (FA-n) n=2,3,4,5。 α-C_4H_3O-(CH=CH)nCN FN-n) n=1,2,3~*,4~*,5~*。 α-C_4H_3O-(CH=CH)nCO_2Et (FE-n) n=1,2,3~*,5~*。 α-C_4H_3O-(CH=CH)nCH=C(CN)CO_2H (FNA-n)n=0,1,3~*,4~*。 α-C_4H_3O-(CH=CH)nCH=C(CN)CO_2Et (FNE-n)n=0,1,3~*,4~*, α-C_4H_3O-(CH=CH)nCH=C(CO_2Et)_2·(FM-n) n=0,1,3~*,4~*,5~*。 (*:表示文献中未知的化合物) 在环己烷、乙醇,甲醇和四氯化碳溶剂中各组电子吸收峰的波数与同系因子相联系时,都各有一条而且只有一条良好的直线。同系线性规律的专一性表明了,在呋喃多烯三岔系列中,呋喃环的端基当量仍然是2。并不因为在烯链的另一端具有两个强吸电子的共轭分岔基团的存在而增大呋喃环的端基当量。在FM-n系列中,利用经验公式算得的Sj′以及利用相似三角形式算得的sj的平均值都在0.4左右。这就定量地表明了,在末端二个羧酸酯基中,只可能有一个是端基,而另一个是代基。λ′计-λ实的最大值小于80的事实表明,FM-n系列的紫外吸收频率与结构之间的定量关系可以用扩大同系方程来近似地表示。但在FNE-n系列中,由于氰基的存在,用扩大同系方程计算得到的λ值与实验值偏差较大,?     

电子等排体的噻吩多烯与苯多烯同系递变的比较Ⅰ.

为了进一步研究苯多烯化合物的电子等排体噻吩多烯化合物的结构与性能间的定量关系,确定噻吩基的端基当量,合成了三个末端带拉电子基团的噻吩多烯化合物(A_n,B_n,C_n),测定了它们在乙醇和环己烷中的电子光谱.结果表明,和相应苯多烯化合物的电子光谱相比,普遍红移25—30nm,即相差一个插烯双键引起的红移.以2-噻吩基的端基当量为3,噻吩多烯化合物的电子光谱波数与同系因子(1/2)~(2/N)形成良好的直线,相关系数r>0.99;并与相应苯多烯化合物的同系直线相距很近.其差距可用苯多烯系列增加一个烯链的增量△λ_E=λ_(n+1)—λ_n(Ph系列)与改换一个电子等排体2-噻吩基的增量△λ_(Th)=λ_(Th)-λ_(Ph)(在n处)之比△λ_(Th)/△λ_E作定量描述.△λ_(Th)/△λ_E在0.9左右,证明2-噻吩基的端基当量t=3,比苯基大1.     

羰桥双共轭体系结构效应的研究 I. 羰桥两边支链的共轭竞争

为了定量地研究桥双共轭体系中的结构效应, 制备了TmBn、BmBn和TmTn系列共32个羰桥化合物, 测定了电子吸收光谱。发现: 电子光谱频率与由总双键数所构成的同系因子不成直线关系, 而是不规则的散布点, 表明分子中没有贯通的共轭基干, 羰基对整个分子的共轭极化有隔断作用。羰桥两边两个分支对羰桥的共轭作用是互相竞争的, 当共轭竞争的优势从一分支转移到另一分支时, 同系直线就分为斜率不同的两段, 其间出现转折点。随着两个共轭分支链长的改变, 拐点出现有规则的移动, 在羰桥化合物的同分异构体中, 两个分支的共轭竞争也很明显, 其电子吸收峰与一定的m+n值表现为V形曲线。     

羰桥双共轭体系结构效应的研究 I. 羰桥两边支链的共轭竞争

为了定量地研究桥双共轭体系中的结构效应, 制备了TmBn、BmBn和TmTn系列共32个羰桥化合物, 测定了电子吸收光谱。发现: 电子光谱频率与由总双键数所构成的同系因子不成直线关系, 而是不规则的散布点, 表明分子中没有贯通的共轭基干, 羰基对整个分子的共轭极化有隔断作用。羰桥两边两个分支对羰桥的共轭作用是互相竞争的, 当共轭竞争的优势从一分支转移到另一分支时, 同系直线就分为斜率不同的两段, 其间出现转折点。随着两个共轭分支链长的改变, 拐点出现有规则的移动, 在羰桥化合物的同分异构体中, 两个分支的共轭竞争也很明显, 其电子吸收峰与一定的m+n值表现为V形曲线。     

羰桥双共轭体系结构效应的研究 Ⅰ.羰桥两边支链的共轭竞争

为了定量地研究羰桥双共轭体系中的结构效应,制备T_mB_n、B_mB_n和T_mT_n系列共32个羰桥化合物,测定了电子吸收光谱。发现:电子光谱频率与由总双键数所构成的同系因子不成直线关系,而是不规则的散布点,表明分子中没有贯通的共轭基干,羰基对整个分子的共轭极化有隔断作用。羰桥两边两个分支对羰桥的共轭作用是互相竞争的,当共轭竞争的优势从一分支转移到另一分支时,同系直线就分为斜率不同的两段,其间出现转折点。随着两个共轭分支链长的改变,拐点出现有规则的移动。在羰桥化合物的同分异构体中,两个分支的共轭竞争也很明显,其电子吸收峰与一定的m+n值表现勺V形曲线。     

电子等排体的噻吩多烯与苯多烯同系递变的比较I

为了进一步研究苯多烯化合物的电子等排体噻吩多烯化合物的结构与性能间的定量关系,确定噻吩基的端基当量,合成了三个末端带拉电子基团的噻吩多烯化合物,测定了它们在乙醇和环己烷中的电子光谱,结果表明,和相应苯多烯化合物的电子光谱相比 ,普通红移25-30nm,即相差一个插烯双键引起的红移.以2-噻吩基的端基当量为3,噻吩多烯化合物的电子光谱波数与同系因子(1/2)^2^/^N形成良好的直线,相关系数r>0.99;并与相应苯多烯化合物的同系直线相距很近.其差距可用苯多烯系列增加一个烯链的增量与改换一个电子等排体2-噻吩基的增量之比作定量描述.结果证明2-噻吩基的端基当量比苯基大.