配合物Zn(TC-TTF)0.5(bipy)2(CH3OH)的合成与结构表征

在有机导体和超导体领域,四硫富瓦烯(TTF)及其衍生物受到研究者广泛的关注[1,2].由于TTF电荷转移金属配合物具有特殊的结构和性质,它们不仅可以作为分子导体的构成部分,而且可以作为非线性光学材料、传感器、液晶材料以及薄膜材料的构筑模块,在材料化学等诸多领域显示出广阔的应用前景[3～5].     

基于多酸簇的有机/无机杂化的分子材料

多酸及其盐-POMs,是由钨、钼、钒、铌、钽等过渡金属元素的氧化物阴离子簇所构成的一大类具有确定的组成与结构的无机化合物.它们种类繁多、结构复杂多样,具有纳米范畴的分子尺寸,拥有丰富多彩的光、电、磁等物理性质,及奇特的催化、生理和药理活性[1,2].多酸分子表面的氧原子在一定的条件下可以被有机配体所取代[3],因此可以用于开发具有特殊功能的有机/无机杂化的分子材料.本文将要介绍我们最近在这一领域所取得的重要进展[4～8]:采用DCC脱水法,我们发展了制备多酸的有机亚胺衍生物的新的合成化学(见图1)[4,5].以含碘或乙炔官能团的六钼酸根芳香亚胺衍生物作为分子构件,通过Pd催化的碳-碳偶联反应,我们以可控方式制备了有机共轭体系与多酸簇共价键联的杂化分子材料[6],组装出了哑铃状的分子纳米杆(见图2)[7],并制备了主链含多酸簇的有机/无机杂化的聚合物[8].     

亲核型和自由基型七氟异丙氧基化试剂的设计和反应

氟烷基醚官能团是有机合成中一类重要的合成单元,作为含氟官能团的一种,已在构建药物分子及材料分子等方面引起了广泛关注[1].与非氟烷基醚类官能团相比,将氟烷基醚引入到有机分子中,可以很好地提高分子的脂溶性和代谢稳定性[2].     

光电功能有机晶体研究进展

近几年光电功能有机单晶的研究取得一些重要进展, 是有机光电材料研究领域新的热点. 与无定形材料相比, 有机单晶具有高的稳定性、结构上的有序性、高的载流子迁移率等特性, 在光电器件应用方面具有诸多优势. 单晶具有明确的结构, 为研究有机分子间的基本作用力(超分子作用)、分子的堆积模式等对光电性能(发光、载流子迁移等)的影响提供了一个极好的载体. 通过调控有机晶体中的分子排列, 有机晶体的发光效率已超过80%, 载流子迁移率达10 cm²·V^&;#8722;1·s^&;#8722;1水平, 并在多种晶体中观测到放大受激发射现象. 本文着重介绍光电功能有机单晶的研究进展, 其中涉及一些相关的基本原理介绍.     

掺杂酞菁铝的SiO2凝胶荧光特性研究

酞菁类化合物种类繁多,具有良好的光、热稳定性和耐酸、碱等性能,科学家们通过研究发现其优良性能在导电性、光化学催化性、光电效应、液晶显示、气体敏感效应、光疗药物、光变色乃至非线性光学材料等方面具有广泛的应用[1～4].光学上使用的染料一般是液态的,这在很大程度上受到了限制.若将染料分子掺杂到固体基质中无疑会大大增加其使用范围,由于染料在高温下易挥发与分解,因此,传统的熔融玻璃几乎不能作为其载体.为了获得全固化的光学器件,人们试图把有机光学功能分子复合到无机玻璃基质中,溶胶-凝胶工艺是实现这一复合的有效途径之一.利用该工艺人们已经成功地制成了许多富有潜力的复合光功能材料[2].     

负载型ZnO/SiO2及ZnO-SiO2溶胶凝胶催化剂的表面结构研究

催化剂的表面结构不仅影响催化剂的催化活性, 而且还影响反应产物的选择性[1]. 制备催化剂的方法不同, 其表面结构及表面性质也不同[2~4]. 浸渍法简单实用, 有利于得到高分散、晶粒细小的高比表面催化剂, 而溶胶-凝胶法则由于其制备温度较低, 易于形成无定形的或介态的氧化物相[5]而可达到分子级的混合, 其活性组分能有效地嵌入网状结构中, 不易受外界的影响而聚集或长大, 因此对催化剂的稳定性更为有利[6,7].     

几类非常规液晶材料的研究进展

本文综述了液晶二聚体、多爪型液晶及香蕉形液晶等几类非常规液晶材料的研究进展。结合笔者近几年的研究积累,着重介绍:(1)液晶二聚体的分子结构与液晶态结构及液晶二聚体所特有的奇偶效应与近晶多形性;(2)多爪型液晶的分子结构与液晶态结构的特点及由于兼有棒状分子与盘状分子的结构特点而具备的特殊的相变性质;(3)香蕉形液晶的分子结构与液晶态结构及香蕉形液晶所特有的手性与极化序。在介绍各类液晶材料的特点及研究热点的同时,围绕分子结构与液晶态结构的关系这一主题,深入讨论了各种液晶材料形成特殊分子排列及表现出特殊物理性质的机理。     

C60吡咯烷键联2-(5-溴)噻吩的设计合成研究

富勒烯C60键联光活性、电活性有机功能基团获得性能优异的富勒烯C60衍生物是目前研究十分活跃的领域[1].多聚噻吩是良好的有机导体,具有高导电性能、电致发光性能等,利用其与富勒烯键联获得具有电学、磁学及生物学特性的分子,有望成为一种新型的分子器件材料.     

六钼酸根的单取代芳香亚胺衍生物的合成与结构

多酸亚胺衍生物是构造新型有机/无机杂化的纳米结构材料的重要分子构件,在多酸有机衍生物化学、多酸超分子化学与多酸材料化学中具有极其重要的地位[1,2].但是有关多酸有机亚胺衍生物的合成化学方面的研究还比较少见[3].最近我们在DCC脱水法的基础上,以八钼酸根和芳香伯胺为原料,芳香伯胺的共轭酸作为催化剂,发展了制备六钼酸根的单取代芳香亚胺衍生物的新的合成化学方法(见图1)[4].该方法不仅反应条件温和(可以在室温下进行),而且反应时间短(不超过6 h)、收率合适(约50%)、易于操作.特别是采用该方法可以方便地得到芳环上含溴、氯或硝基等吸电子取代基的衍生物,而采用文献方法则不易或不能制备与纯化这类衍生物.这样的衍生物因含有反应活性的官能团,可以作为分子基元,用于构建新奇的有机/无机杂化的分子材料[5].     

含偶氮苯的双金属钌配合物的合成及性质研究

近几十年来,光致变色在实际中的应用日益增多,特别是有机发光材料在光信息存储、分子开关和其他的光学器件方面,有着广泛的发展前景并且已经取得了许多突出成就,引起了广泛的关注[1].而有机偶氮化合物在光作用前后,其化学结构能够发生改变,因此在光开关和高精密度的信息存储材料方面得到了很好的应用.将金属原子引入到具有光致变色性质的偶氮化合物中,特别是那些具有空d轨道的过渡金属和空f轨道的稀土金属.由于他们的价电子数变化多,并且分子结构特殊,材料性能可以在很大的范围内进行调变.同时这些金属配合物分子中大多都具有共轭的π键,可以发生分子内电子转移反应,引起价电荷的转移,因而这一类化合物在光电功能材料方面具有很大的发展前景[2].     

主链型聚氨酯光动力高分子的合成与表征

合成了一种主链含推拉电子型偶氮苯基团的聚氨酯光动力高分子 .对聚合物的结构、热性能及光学性能进行了表征 .此聚合物为主链含假芪型偶氮生色团的无定形高分子 .用 4 88nmAr+ 激光对聚合物薄膜进行光加工 ,得到了规则的正弦表面起伏光栅 ,其起伏深度大于 2 0 0nm .光栅的一级衍射效率可达 2 4 % .     

重氮偶合反应合成超支化偶氮聚合物的光响应性能研究

利用重氮偶合反应和后重氮偶合反应制备了主链和端基含有不同假芪型偶氮苯生色团的超支化偶氮聚合物.利用氢核磁共振、紫外光谱、红外光谱等分析手段确定了合成聚合物的结构、玻璃化转变温度和光谱特性等.研究了聚合物光致二向色性的性能,此聚合物的取向有序度为0.063.用两束相干的P偏振Ar+激光对聚合物膜进行光加工,得到形状规则的正弦波形表面起伏光栅,末端偶氮苯基团的引入极大地增加了超支化偶氮聚合物的光响应速度.     

含双偶氮生色团的环氧树脂类聚合物的合成与表征

通过重氮偶合反应制备了含氨基取代基的假芪型偶氮小分子,并将其再配制成重氮盐,在极性溶剂中与含苯胺残基的环氧前体聚合物进行重氮偶合反应,制备了3种含双偶氮生色团的环氧树脂基聚合物BP-2A-35-CN、BP-2A-35-NT和BP-2A-35-2NT.利用仪器分析手段对其结构和热性能进行了表征;采用干涉激光辐照的方法,研究了不同取代基团对聚合物的光致表面起伏光栅形成过程的影响.研究结果表明,在相同光照条件下,BP-2A-35-CN和BP-2A-35-NT膜表面可形成正弦波形起伏光栅,但BP-2A-35-2NT膜表面无法形成明显的起伏结构.     

表面起伏光栅形成速率的影响规律 Ⅰ.偶氮生色团种类和官能度的影响

设计并合成了含有不同生色团以及不同官能度的环氧树脂基偶氮高分子 ,系统研究了偶氮生色团的种类和官能度对光栅形成速率的影响规律 .实验结果表明 ,偶氮苯对位是羧基的聚合物的光栅形成速率明显快于偶氮苯对位是硝基的聚合物 ,光栅形成速率随偶氮生色团官能度的增加而加快 .这两类聚合物都可以形成规整的可擦式表面起伏光栅     

A DFT study on photoinduced surface catalytic coupling reactions on nanostructured silver: selective formation of azobenzene derivatives from para-substituted nitrobenzene and aniline

We propose that aromatic nitro and amine compounds undergo photochemical reductive and oxidative coupling, respectively, to specifically produce azobenzene derivatives which exhibit characteristic Raman signals related to the azo group. A photoinduced charge transfer model is presented to explain the transformations observed in para-substituted ArNO(2) and ArNH(2) on nanostructured silver due to the surface plasmon resonance effect. Theoretical calculations show that the initial reaction takes place through excitation of an electron from the filled level of silver to the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of an adsorbed ArNO(2) molecule, and from the highest occupied molecular orbital (HOMO) of an adsorbed ArNH(2) molecule to the unoccupied level of silver, during irradiation with visible light. The para-substituted ArNO(2)(-)˙ and ArNH(2)(+)˙ surface species react further to produce the azobenzene derivatives. Our results may provide a new strategy for the syntheses of aromatic azo dyes from aromatic nitro and amine compounds based on the use of nanostructured silver as a catalyst.     

Photoinduced self-structured surface pattern on a molecular azo glass film: structure-property relationship and wavelength correlation

In this study, three series of star-shaped molecular azo glasses were synthesized, and self-structured surface pattern formation on the azo compound films was studied by laser irradiation at different wavelengths. The molecular azo glasses were synthesized from three core precursors (Tr-AN, Tr-35AN, Tr-H35AN), which were prepared by ring-opening reactions between 1,3,5-triglycidyl isocyanurate and corresponding aniline derivatives. The star-shaped azo compounds were obtained through azo-coupling reactions between the core precursors and diazonium salts of 4-chloroaniline, 4-aminobenzonitrile, and 4-nitroaniline, respectively. By using the two-step reaction scheme, three series of azo compounds with different structures were obtained. The core precursors and azo compounds were characterized by using (1)H NMR, FT-IR, UV-vis, mass spectrometry, and thermal analyses. The self-structured surface pattern formation on films of the azo compounds was studied by irradiating the azo compound films with a normal-incident laser beam at different wavelengths (488, 532, and 589 nm). The results show that the photoinduced surface pattern formation behavior is closely related to the structure of the azo compounds, excitation wavelength, and light polarization conditions. The absorption band position of the π-π* transition is mainly determined by the electron-withdrawing groups on the azo chromophores. When the excitation wavelength is between λ(max) and the band tail at the longer wavelength side, the self-structured surface patterns can be more efficiently induced to form on the films. The 3,5-dimethyl substitution on azo chromophores inhibits the surface pattern formation for certain excitation wavelengths. Increasing molecular interaction also shows an effect of restraining the surface pattern formation. The irradiations with linearly and circularly polarized light cause significant differences in the alignment manner of the pillarlike structures and their saturated height.     

偶氮聚电解质的合成及其pH敏感行为和热光性能研究

利用偶氮聚电解质上的羧基和偶氮生色基团的特性,研究了侧链偶氮聚电解质的pH值敏感性和热光性能.采用重氮-偶合反应方法合成了偶氮苯生色分子4-(4′-硝基苯基偶氮)苯酚,将生色分子、环氧氯丙烷和α-甲基丙烯酸通过自由基聚合法,合成了侧链偶氮聚电解质.利用傅里叶红外光谱(FTIR)、紫外-可见光谱(UV-V is)和核磁共振(1H-NMR)等分析手段对所合成的侧链偶氮聚电解质进行了结构表征.采用差示扫描量热分析仪(DSC)对偶氮聚电解质进行了热稳定性表征,其玻璃化转变温度(Tg)为189.8℃,表明具有较高的热稳定性.研究了不同pH值的偶氮聚电解质溶液的紫外-可见光谱,结果表明,偶氮聚电解质对pH值具有高度敏感性.采用衰减全反射(ATR)原理测量聚合物波导薄膜在650 nm和TM偏振下的折射率和热光系数dn/dT,其值为-1.92479×10-4℃-1,是无机材料如硅酸锌玻璃(5.5×10-6℃-1)和硼硅酸盐玻璃(4.1×10-6℃-1)的10倍以上,较有机材料聚苯乙烯(-1.23×10-4℃-1)和PMMA(-1.20×10-4℃-1)大.     

The influence of molecular structure on helical twisting power of chiral azobenzene compounds

Photochromic chiral azobenzene compounds with different molecular structures were synthesized, and a cholesteric phase was induced by mixing each chiral azobenzene compound with a non-photochromic chiral compound in a host nematic liquid crystal, E44. Helical pitch and, thus, helical twisting powers (HTP) of the chiral azobenzene compounds and the non-photochromic chiral compound were determined by Cano's wedge method. Molecular structures of the chiral azobenzene compounds were predicted by means of determining their molecular aspect ratio (L/D) with semiempirical molecular calculations (MOPAC at PM3 level). The effects of molecular structure on HTP of the chiral azobenzene compounds are studied in detail. Molecular structures of chiral azobenzene compounds significantly influence their HTPs.     

偶氮共轭聚合物光电特性研究进展

芳香环或杂环通过NN双键连接形成的化合物如偶氮苯、偶氮吡咯等具有π共轭结构,此类分子有顺反两种构型,他们可以在光照条件下相互转换。分子构型转变会影响电子的共轭程度及其离域特性,因此含环结构的偶氮共轭分子具有光调制特性。反式偶氮苯分子为平面结构,顺式构型分子两个苯环有一定角度的扭转分子不在同一平面,实验和理论计算结果表明偶氮苯分子的键长、键角等受溶剂和取代基影响;光照可以实现偶氮苯分子的导电性改变,目前认为其导电性改变的原因主要是光致顺反异构而改变分子尺寸而引起。通过氮氮双键连接的杂环共轭分子能显著地降低分子的能隙,并使共轭化合物在更宽的波长范围内有强吸收,能提高太阳能光伏电池的转换效率,是理想的有机光伏材料。文章还对偶氮共轭聚合物的合成方法做了介绍,分析了含偶氮结构的共轭聚合物的光相应研究现状及其未来发展趋势。     

重氮偶合方法合成主链型光响应偶氮聚合物

提出了一种利用重氮偶合方法合成主链偶氮聚合物的新方法,合成了一种主链含有假芪型偶氮生色团的聚合物.对合成聚合物的结构、热性能以及光响应性能进行了详细表征.在线偏振激光的作用下,聚合物膜中的偶氮苯生色团发生光致取向,用偏振紫外-可见光光谱测量了此聚合物膜的二向色性,得到聚合物膜的取向有序度为0.03.用波长为488 nm,能量密度为150 mW/cm2的相干Ar+激光对聚合物膜照射1000 s,得到形貌规整的正弦波形表面起伏光栅,光栅的周期为900 nm,起伏深度为89 nm.