聚{(3-乙酰基)吡咯-[2,5-二(对硝基苯甲烯)]}的合成与表征

通过五步法合成了一种新型窄能隙 (Eg在 1 78～ 1 94eV之间 )、大π共轭高分子———聚 { (3 乙酰基 )吡咯 [2 ,5 二 (对硝基苯甲烯 ) ]} (PAPNBE) .采用氢核磁共振谱、傅利叶红外光谱、紫外 可见光谱、分光光度计等分析手段对反应中间产物、聚合物PAPNBE及其前聚物聚 { (3 乙酰基 )吡咯 [2 ,5 二 (对硝基苯甲烷 ) ]}(PAPNBA)进行了分析 .经浓硫酸掺杂后 ,PAPNBE的电导率 (2 7× 10 - 6 S cm)提高了 3个数量级进入了半导体的范畴 .此外 ,对PAPNBE在有机溶剂中的溶解度进行了测定 ,结果表明该聚合物易溶于多种极性有机溶剂     

聚[吡咯-2,5-二(3-羟基-4-甲氧基苯甲烷)]的吸附性能研究

合成了具有类似开环卟啉结构的高分子——聚[吡咯-2，5-二(3-羟基-4-甲氧基苯甲烷)]。研究了该聚合物对Cu^2 和Mg^2 的吸附性能，讨论了吸附时间、吸附温度和体系pH对吸附量的影响。通过红外光谱分析对聚合物-金属络合物的结构进行了表征。     

窄能隙共轭聚合物:聚[(3-烷基)噻吩-2,5]-取代苯甲烯衍生物的合成与表征

合成了3-丁基噻吩和3-辛基噻吩,并分别与对硝基苯甲醛和对二甲氨基苯甲醛进行聚合反应得到了具有极低能隙的聚(3-丁基噻吩)对硝基苯甲烯(PBTNBQ)、聚(3-丁基噻吩)对二甲氨基苯甲烯(PBTDMABQ)和聚(3-辛基噻吩)对二甲氨基苯甲烯(POTDMABQ).采用红外光谱、核磁共振氢谱和紫外-可见吸收光谱确认了产物的结构,发现中间产物聚(3-烷基)噻吩取代苯甲烷衍生物中存在部分醌化产物.根据E_g与入射光子能量hν的关系,采用2种模型计算了3种聚合物薄膜的光学禁带宽度为PBTNBQ1.63,1.84eV;PBTDMABQ1.44,1.75eV和POTDMABQ1.32,1.69eV,属窄能隙共轭聚合物.     

聚吡咯并[3,4-c]吡咯的电子结构及导电性研究

采用密度泛函(DFT)方法在6-31g(d)水平下研究了聚吡咯和聚吡咯并[3,4-c]吡咯, 以及它们的单体和低聚物的电子结构. 对中心键的键长、电荷密度以及Weberg键级的研究表明, 随着主链聚合度的增加, 其共轭性增强. 对聚合物还进行了能带结构和态密度分析. 结果发现, 在3位聚合的并环化合物具有最优的导电性能, 其能隙仅有0.25 eV, 可以作为潜在的导电聚合物材料.     

从导电聚吡咯到共轭聚合物光伏材料——我在中科院化学所30年共轭高分子研究历程

本文简要回顾了本人在中科院化学所30年的研究历程,重点介绍了在共轭高分子(包括导电聚吡咯电化学、聚合物发光电化学池(LEC)和共轭聚合物给体光伏材料)方面的研究成果。在导电聚吡咯电化学方面,对导电聚吡咯的电化学制备和电化学性质进行了深入研究,阐明了各种电化学聚合条件对制备的导电聚吡咯电导和力学强度等的影响,发现电解液溶剂给电子性(Donor number)对吡咯电化学聚合制备的导电聚吡咯电导的影响:溶剂Donor number越小制备的导电聚吡咯电导越高;使用非离子表面活性剂添加剂在水溶液中制备出表面非常光滑和高力学强度的导电聚吡咯薄膜;对于吡咯电化学聚合提出了电解液阴离子参与的阳离子自由基聚合机理,并推到出吡咯电化学聚合反应的动力学方程;发现在NaNO3水溶液中电化学聚合制备的导电聚吡咯除存在主链氧化、对阴离子掺杂结构外,还存在质子酸掺杂结构;阐明了导电聚吡咯在水溶液中电化学还原和再氧化的机理及其电化学过程的可逆性和稳定性,以及导电聚吡咯在有机电解液中特殊的第一次还原和再氧化的机理。在LEC方面,通过交流阻抗法确认了LEC的电化学掺杂机理和p-i-n结构,合成了多种适用于LEC的主链带离子导电单元的兼具离子导电性的发光嵌段共聚物,避免了LEC活性层中存在的发光聚合物和离子导电聚合物的分相问题;使用离子液体作为电解质制备了室温准冷冻p-i-n结LEC,改善了LEC的电致发光性能。在共轭聚合物给体光伏材料方面,我们提出了通过共轭侧链来拓宽聚合物吸收和提高空穴迁移率的分子设计思想,设计和合成了一系列带共轭侧链的二维共轭聚噻吩衍生物以及基于二噻吩取代苯并二噻吩的窄带隙高效二维共轭聚合物给体光伏材料。我们使用烷硫基取代进一步降低了这类二维共轭聚合物的HOMO能级从而进一步提高了其光伏性能。最后介绍了本组二维共轭聚合物给体光伏材料在非富勒烯聚合物太阳能电池方面的最新研究进展。     

聚[(S)-3-乙烯基-2,2'-二羟基-1,1'-联萘]的钛配合物催化三乙基铝对醛的不对称加成反应

通过维蒂希反应合成了(S)-3-乙烯基-2,2'-甲氧甲氧基-1,1'-联萘.将单体(S)-3-乙烯基-2,2'-甲氧甲氧基-1,1'-联萘用偶氮二异丁腈作引发剂进行自由基聚合得到了聚[(S)-3-乙烯基-2,2'-二甲氧基甲氧基-1,1'-联萘].该聚合物上的MOM保护基通过酸脱除获得手性螺旋聚合物聚[(S)-3-乙烯基-2,2'-二羟基-1,1'-联萘].将手性螺旋聚合物聚[(S)-3-乙烯基-2,2'-二羟基-1,1'-联萘]与Ti(O-i-Pr)4形成的配合物应用于三乙基铝与醛的不对称加成反应中,获得了较好的对映选择性,ee值最高为85%.更重要的是,这种聚合物还可以被回收利用多次且催化活性没有明显降低.     

聚双(2-吡咯基乙氧基磷腈)的合成、氧化交联和导电性研究

有机 /无机杂化聚磷腈具有优良的加工性能和使用性能 ,可以在许多领域获得应用 [1] .具有光电活性的聚磷腈研究也引起了广泛的关注 [2～ 4 ] . Allcock等 [2 ] 合成了具有离子传导特性的聚磷腈 ,可应用于锂离子电池 .具有非线性光学特性的聚合物也有研究报道 [3 ] . L eung等 [4 ] 合成了具有电致发光基团的聚磷腈 ,部分聚合物具有蓝光发射的特征 .合成化学键合的聚 (N -烷基 )吡咯通用聚合物复合膜材料已经得到了重视[5,6] .本文合成了 2 -吡咯基乙醇 ,将其与反应性无机聚合物聚 (二氯 )磷腈进行高分子取代反应 ,合成了含吡咯侧基的聚磷…     

1,8-二羟基-9,10-二氢蒽的合成

以1,8-二羟基蒽醌为原料,经甲醚化,锌粉和金属钠还原,去甲基等4步反应合成1,8-二羟基-9,10-二氢蒽,总产率为37.1,8-二甲氧基蒽醌用NaBH₄/CF₃COOH还原生成二聚产物,并测定了其单晶结构.     

水介质中9,10-二芳基吖啶的洁净合成

水介质中在十二烷基磺酸钠(SDS)催化下, 席夫碱与双甲酮反应合成了一系列9,10-二芳基吖啶衍生物, 同时分离得到一种中间产物. 所有产物的结构通过红外光谱和1H NMR光谱确定, 产物10-(4-氯苯基)-9-(4-甲氧基苯基)-3,3,6,6-四甲基-3,4,6,7,9,10-六氢化吖啶-1,8(2H,5H)-二酮(3i)和中间产物2-{4-氯苯基-[2-(4-甲氧基苯基氨基)-4,4-二甲基-6-氧代环已-1-烯基]甲基}-3-羟基-5,5-二甲基环已-2-烯酮(4h)的结构还通过单晶X射线衍射分析确证.     

供体-受体型共轭聚合物电子结构和导电性能的理论设计

以苯并[1,2-c:4,5-c']二[1,2,5]噻重氮和吡嗪并[2,3-g]喹喔啉为电子受体(A),噻吩、噻吩并[3,2-b]噻吩和二噻吩并[2,3-b:2',3'-d]噻吩为电子供体(D),设计了6种D-A型共轭聚合物.采用B3LYP方法,研究了这6种聚合物的几何结构和电子性质.D-A型共轭聚合物的几何结构和电子结构与电子供体和电子受体的性质,特别是与其提供电子和接受电子的能力密切相关.聚合物的能隙主要受键长交替控制,键长交替越小,能隙越窄.所设计的6种聚合物中,p-BBT-TT具有较窄的能隙(0.48 eV)、较小的载流子有效质量和相对较大的能带宽度,具备理论上的良好导电性能,可能是潜在的优良导电聚合物材料.     

共轭刚性苯并二噁唑类聚合物的合成及其光物理性能研究

设计并合成了一系列共轭高分子———聚亚苯基苯并二唑 (PBO) ,聚亚乙烯基苯并二唑 (PBOV)和聚亚丁二唑 (PBODV) ,并对它们进行了表征 .用紫外吸收光谱和荧光光谱对聚合物的溶液和薄膜进行了详细的研究 ,研究结果表明分子结构中双键的引入可以降低聚合物的光带能隙 ,λmax从PBO溶液的 4 2 8 5nm (Eg=2 76eV) ,到PBOV溶液的 4 80 5nm (Eg=2 4 6eV) ,再到PBODV溶液的 4 96 0nm (Eg=2 38eV) .共轭程度的增加使得聚合物溶液更容易发生集聚从而导致荧光自熄灭 .     

基于Cz-DPP不对称D-A结构新型有机小分子光伏材料的合成与性质

本文设计合成了一系列以咔唑(CZ)和吡咯并吡咯二酮(DPP)为基本结构单元的D-A结构的新型小分子材料,并对其进行了一系列的性能表征.合成的材料以咔唑作为给电子单元,吡咯并吡咯二酮作为吸电子单元,采用三键作为π桥,并引入4-氟苯基、4-氰基苯基和4-甲氧基苯基作为末端取代基团对材料进行修饰.其中材料CZBTDPPF和CZBTDPPO因分别具有1.85和1.79 eV的较窄带隙而分别获得了相对较高的的光电转化效率(1.97%和1.91%).由此可见,引入4-氟苯基和4-甲氧基苯基作为末端取代基团对于延长材料共轭结构、拓宽材料吸收从而实现材料光伏性能的提升具有重要的作用.     

3,4-二芳基吡咯酮衍生物的合成和生物活性

考布他汀-A4(Combretastatins-A4,CA-4)是从天然产物中分离得到的抗癌活性化合物,其分子中Z-构型烯键易异构化转变为无抗癌活性的E-构型.以吡咯-2,5-二酮或吡咯-2-酮代替烯键,设计合成了4个新的CA-4类似物.它们的合成是以3,4-二甲氧基苯乙酮或3-氟-4-甲氧基苯乙酮为起始原料,经α-溴化、改良的Gabriel合成法、与3,4,5-三甲氧基苯乙酸缩合、环化-氧化或环化四步反应完成.其结构用1H NMR,13C NMR,ESI-MS及元素分析进行了表征.用MTT法测试了CA-4类似物对人白血病细胞HL-60、肝癌细胞SMMC-7721和肺腺癌细胞A549的体外抗肿瘤活性.初步结果表明,含氟化合物3,4-二芳基-2,5-吡咯酮(1b)的抗肿瘤活性接近CA-4,IC50值达到0.03～0.05μmol·L-1.     

1,4-二酮吡咯并吡咯在聚合物太阳能电池的应用

1,4-二酮吡咯并吡咯(DPP)由于具有优异的共平面性和强烈的拉电子能力,从而被引入D-A型窄带隙共轭聚合物中调控聚合物材料的能隙和能级结构,拓宽在可见光区域的响应范围。近年来,DPP类聚合物太阳能电池材料的研究受到广泛关注,目前基于DPP的聚合物太阳能电池效率高已达9.64%。本文探讨了以DPP作为受体单元而噻吩衍生物、芴、咔唑和苯并二噻吩等作为给体单元制成的D-A型窄带隙共轭聚合物太阳能电池的研究进展,并探讨了聚合物材料结构与太阳能电池性能之间的内在构效关系。     

两种天然异戊烯基黄烷酮的全合成

以3-甲氧基甲氧基苯甲醛和2,4,6-三甲氧基-3-异戊烯基苯乙酮为原料,经烷基化和缩合反应合成了新化合物——2’-羟基-4-甲氧基-3,4’,6’-三甲氧甲氧基-3’-异戊烯基査尓酮(6);6经环合反应合成了新化合物——(±)-5,7,3’-三甲氧甲氧基-4’-甲氧基-8-异戊烯基黄烷酮(7);7经脱保护和环合反应实现了天然产物(±)-5,7,3’-三羟基-4’-甲氧基-8-异戊烯基-黄烷酮(1,总收率11.6%)和(±)-5,3’-二羟基-7,8-(2,2-二甲基吡喃)-4’-甲氧基黄烷酮(2,总收率10.5%)的全合成,其中1为新化合物,其结构经1H NMR,IR和MS表征。     

4-(甲氧基噻吩基)-3-(取代苯甲酰基)-吡咯类化合物的合成与抗肿瘤活性研究

分别以2-甲氧基噻吩、3-甲氧基噻吩、3,4-二溴噻吩和取代苯乙酮为原料,经过溴甲氧基取代反应、VilsmeierHack反应、羟醛缩合和Van Leusen吡咯合成法,设计并合成了33个未见文献报道的4-取代噻吩基吡咯类化合物.其结构均经~1H NMR,~(13)C NMR及HRMS确认,同时采用噻唑蓝(MTT)法测试了目标化合物对CHO、HCT-116、MGC80-3、SGC-7901以及HUVEC细胞增殖抑制活性.结果显示,部分化合对MGC80-3细胞有较强(IC_(50)≤20μml/L)或中等(20μmol/LIC_(50)≤50μmol/L)增殖抑制作用,其中[4-(3,4-二甲氧基噻吩-2-基)-1H-吡咯-3-基](4-苯基苯基)甲酮(4a-2)和[4-(3,4-二甲氧基噻吩-2-基)-1H-吡咯-3-基](3-溴苯基)甲酮(4a-7)的IC_(50)值分别为8.6和8.5μmol/L;化合物4a-7对HCT-116细胞有中等抑制活性;化合物4a-2和4a-7对SGC-7901细胞有中等增殖抑制活性;并且几乎所有化合物对正常人体细胞HUVEC无明显抑制作用.     

5-[2-(对苯偶氮苯氧基)丁氧基]苯基-10,15,20-三[(对甲氧基苯基)]卟啉及其金属配合物的合成

以5-[2-(4-溴丁氧基)苯基]-10,15,20-三(对甲氧基苯基)卟啉和对羟基偶氮苯为原料,经取代反应合成新化合物5-[2-(对苯偶氮苯氧基)丁氧基]苯基-10,15,20-三[(对甲氧基苯基)]卟啉(2),2经配位反应合成了金属铜,锌配合物(2a)和(2b),其结构经UV-Vis,1H NMR,IR和元素分析表征。     

2-(3-甲氧基丙基)-琥珀酸二乙酯的合成

以1,3-丙二醇为起始原料,经羟甲基化、溴代和硝化反应制得1-甲氧基-3-硝基丙烷(4);4与马来酸二乙酯的缩和产物通过钯炭催化氢化合成了新化合物2-(3-甲氧基丙基)-琥珀酸二乙酯,产率90%,其结构经1H NMR和HR-MS表征.     

3-吗啉基氟化硼络合二吡咯甲川类化合物的合成及反应机理研究

以对羟基苯甲醛和吡咯为原料,合成了3-吗啉-8-[4'-(3-吗啉丙氧基)苯基]氟化硼络合二吡咯甲川和3-吗啉-8-(4'-甲氧基苯基)氟化硼络合二吡咯甲川,其结构经过1H NMR和LC-MS分析表征,通过相似性试验和晶体的培养对吗啉直接取代氟化硼络合二吡咯甲川(BODIPY)类化合物3-H的反应机理进行研究.     

双[N,N'-亚烃基-2,2'-(芳亚甲基)二(3,4-二甲基吡咯-5-醛缩亚胺)]合双锰(Ⅱ)的合成、光谱特征及拟酶催化性能研究

首次报道了新型Schif碱类配体双[N,N-亚烃基-2,2-(苯亚甲基)二(3,4-二甲基吡咯-5-醛缩亚胺)]和双[N,N-(1,2-亚乙基)-2,2-(4-甲氧基苯亚甲基)二(3,4-二甲基吡咯-5-醛缩亚胺)]及其双锰配合物的合成方法、光谱特征及用配合物催化PhIO单加氧化环己烷反应的研究。