C_(60)-苯并噻吩吡咯烷的合成及非线性光学性质的研究

设计合成了一种C60-苯并噻吩吡咯烷衍生物(2),以1HNMR、13CNMR、FTIR、UV-Vis和FAB-MS进行了结构表征。由其在甲苯溶液中的紫外光谱和荧光发射光谱测得,在最大发射波长下的荧光寿命为5.34ns。Z-扫描技术测得其分子三阶非线性极化率γ(3)为1.82×10-33esu,大于C60的文献报道值7.5×10-34esu,表明在激光激发下苯并噻吩与C60之间发生了分子内能量转移和电荷传递。理论计算结果进一步佐证了电荷转移的发生。     

C60吡咯烷羧酸衍生物的合成及其在水溶液中的聚集行为

C60与亚氨基二乙酸甲酯[NH(CH₂COOMe)₂]的光化学反应制得2,5-双(甲氧羰基)富勒烯吡咯烷(1), 产率为52% (基于已反应的C60). C60吡咯烷衍生物1与氯乙酸甲酯(ClCH₂COOCH₃)的N-烃基化反应, 在微波辐射、无溶剂及相转移条件下, 得到2,5-双(甲氧羰基)-N-(甲氧羰基)甲基富勒烯吡咯烷(2), 产率47%(基于C60吡咯烷衍生物1). C60吡咯烷衍生物1和2用NaH, CH₃OH水解后, 经盐酸酸化得相应的二羧酸衍生物3和三羧酸衍生物4, 产率分别为65%和53% (基于C60吡咯烷衍生物1和2). C60吡咯烷衍生物1～4的结构由¹H NMR, ¹³C NMR, IR, FAB-MS和元素分析证实. 用电导法测定了C60吡咯烷二羧酸3和三羧酸4钠盐的临界聚集浓度(CAC), 分别为3.58×10^－4 mol/L (3)和3.33×10^－4 mol/L (4). 这一结果被C60吡咯烷衍生物3和4, 在临界聚集浓度(CAC)附近的UV-Vis光谱的特征变化所支持. 透射电子显微镜(TEM)和静态光散射(SLS)等方法也被用于检测C60吡咯烷衍生物3和4在临界聚集浓度(CAC)时的聚集行为, 结果显示, C60吡咯烷衍生物3在缓冲溶液中(0.001 mol/L NaCO₃-NaHCO₃), 其聚集体粒径的大小(R_g≈21 nm)不同于C60吡咯烷衍生物4 (R_g≈23 nm). C60吡咯烷二羧酸3钠盐的临界聚集浓度(CAC)比C60吡咯烷三羧酸4钠盐的临界聚集浓度(CAC)大, 聚集体粒径大小的不同, 表明C60单加成衍生物加成基团中羧基(COOH)数目的多少对其聚集行为的影响. 用化学发光法分别检测了C60吡咯烷二羧酸3和C60吡咯烷三羧酸4在缓冲溶液(0.05 mol/L NaCO₃-NaHCO₃)中对邻苯三酚自氧化产生的超氧阴离子(O₂^－·)的清除活性. C60衍生物3和4对 O₂^－· 的清除呈现有明显的剂量效应, 但当超过一定浓度时(3: ～3.50×10^－4 mol/L, 4: ～3.25×10^－4 mol/L), 清除效率出现转折, 并下降. 这一现象与电导率测定时出现的CAC现象相一致, 进一步证实了C60吡咯烷二羧酸3和C60吡咯烷三羧酸4在较高浓度的水溶液中有聚集的倾向, 也说明了C60吡咯烷二羧酸3和C60吡咯烷三羧酸4的聚集会影响其清除超氧阴离子(O₂^－·)的活性.     

C_(60)吡咯烷羧酸衍生物的合成及其清除超氧阴离子自由基(O_2~(-·))的活性

亚氨基二乙酸酯(NH(CH2COOR)2,R=Me、Et、t-Bu)与C60的光化学反应制得C60吡咯烷衍生物2, 产率为55％-36％(基于已反应的C60),反应活性与R基的空间效应有关,反应活性的顺序为R=Me>Et> t-Bu。C60吡咯烷衍生物2(R=Me)用Nail、CH,OH水解后,经盐酸酸化得相应的羧酸衍生物3,产率为65％ (基于C60吡咯烷衍生物2)。C60吡咯烷衍生物2和3的结构为1H NMR、13C NMR、IR和元素分析所证实。用化学发光法检测了C60羧酸衍生物3对邻苯三酚自氧化产生的超氧阴离子(O2-·)的清除效果。结果表明,C60羧酸衍生物3能有效地清除O2-·,并且有明显的量效关系。当C60羧酸衍生物3浓度为0．3 mmol／L时,清除效率可达70％。讨论了结构因素对C60衍生物清除活性的影响。     

C60吡咯烷羧酸衍生物的合成及其清除超氧阴离子自由基（O ）的活性

亚氨基二乙酸酯(NH(CH2COOR) 2 ,R=Me、Et、t-Bu)与C60的光化学反应制得C60吡咯烷衍生物2,产率为 55%～36% (基于已反应的C60),反应活性与R基的空间效应有关,反应活性的顺序为R=Me＞Et＞t-Bu. C60吡咯烷衍生物2(R=Me)用NaH、CH3OH水解后,经盐酸酸化得相应的羧酸衍生物3,产率为65%(基于C60吡咯烷衍生物2). C60吡咯烷衍生物2和3的结构为1H NMR、13C NMR、IR和元素分析所证实. 用化学发光法检测了C60羧酸衍生物3对邻苯三酚自氧化产生的超氧阴离子(O2-·)的清除效果. 结果表明,C60羧酸衍生物3能有效地清除O2-· ,并且有明显的量效关系. 当C60羧酸衍生物3浓度为0.3 mmol/L时,清除效率可达70%. 讨论了结构因素对C60衍生物清除活性的影响.     

基于蒽二胺和间苯二甲酸的芳酰胺折叠体的设计与合成

基于2,7-蒽二胺和4,6-二羟基间苯二甲酸衍生物设计合成了交替的荧光二芳酰胺寡聚体A1和四芳酰胺寡聚体A2,通过引入缩乙醇醚链改善芳酰胺寡聚体在大极性溶剂中的溶解度.寡聚体的结构经~1H NMR和HRMS表征确认.据荧光滴定实验推测A2分子在极性溶剂二甲基亚砜中与均苯三甲酸客体分子发生主客体识别作用,其表观结合常数为1.95×10~3 L·mol~(-1).     

N－甲基-吡咯烷并[3,4]C60衍生物的结构、电子光谱 和二阶非线性光学性质的 理论研究

利用半经验AM1量子化学方法研究了N－甲基－吡咯烷并[3,4]C60(MPC)及其噻吩取代衍生物(TMPC)的几何结构。电子结构研究表明,MPC及TMPC衍生物的前沿轨道主要由C60部分决定,C60母体与成基团之间存在较强的分子内电荷转移,C60部分是电子受体,而噻吩环部分和吡咯环部分为电子给体。在AM1优化几何构型的基础上,用INDO/SCI方法计算了MPC及TMPC的电子光谱,用完全态求和(SOS)公式计算了其二阶非线性光学性质。结果表明,MPC与TMPC在400nm以上均存在吸收峰,TMPC的这些吸收峰(400nm以上)比MPC的吸收峰强得多,与实验所得结果一致。对于TMPC来说,其二阶非线性光学系数β0值随分子构型不同而有较大的变化,β0值最大可达60×10^-30esu。     

苯并[b]萘并[2'''',3'''':5,6][1,4]二噻英并[2,3-i]噻蒽-5,7,9,14,16,18-六酮的合成及其三阶非线性光学性能

以1,4-萘醌为原料,合成了含硫的醌构稠杂环化合物苯并[b]萘并[2',3':5,6][1,4]二噻英并[2,3-i]噻蒽-5,7,9,14,16,18-六酮(4),其结构经1H NMR和IR确证.采用波长为800 nm,脉宽为80 fs的Ti:Sapphire飞秒激光,运用双光束简并四波混频法测定了4的三阶非线性光学性能,结果表明,4的三阶非线性光学极化率χ(3),非线性折射率n2,分子二阶超极化率γ和响应时间分别为2.89×10-13 esu, 5.31×10-12 esu, 3.14×10-31 esu和101 fs.并分析了4的分子结构对其三阶非线性光学性能的影响.     

2′,5′-二氢-1′H-吡咯骈[3′,4′:1,2]][60]富勒烯衍生物的合成

以甘氨酸乙酯盐酸盐与取代的苯甲醛为原料,制得了一系列亚胺,然后用亚胺与C(60)反应,得到带有不同取代基的吡咯烷骈[60]富勒烯衍生物.经~1H NMR,~(13)C NMR,FT-IR,UV-vis以及TOF-SIMS等方法对所得化合物结构进行了表征,并进行了产物的生物活性测试.     

2-(2,5-二羟基苯基)-5-甲基-2,5-二氢吡咯并[3,4]富勒烯的合成和电子光谱的理论研究

利用丙氨酸和2,5-二羟基苯甲醛所形成的亚胺叶立德与C₆₀发生1,3-偶极环加成反应, 合成并分离、纯化制备了一种新的C₆₀吡咯烷衍生物: 2-(2-5-二羟基苯基)-5-甲基-2,5-二氢吡咯并[3,4]富勒烯. 通过¹H NMR, FT-IR, UV-vis和元素分析确定了其结构, 研究了体系的电化学和荧光性质. 采用密度泛函的方法, 在B3LYP/6-31G水平上对分子的几何构型进行了优化, 得到稳定的几何构型; 运用INDO/S方法计算了化合物的电子光谱, 计算结果434.2 nm与实验值432.0 nm基本一致.     

三苯基咪唑富勒烯吡咯烷衍生物的合成及其紫外、荧光和光限幅性质的研究

通过1,3-偶极环加成合成了四种三苯基咪唑富勒烯吡咯烷衍生物3a～3d,用FT-IR,NMR,MS和元素分析进行其结构测定和表征;用循环伏安法测定了其电化学性质,结果表明,与参比化合物C60相比还原电位发生负移,更容易形成电子受体;用纳秒和飞秒激光研究了四种化合物的光限幅性质,结果表明化合物3a和3c的纳秒光限幅性质明显,而3b则观察不到光限幅现象,说明化合物中硝基的引入不利于光限幅效应.