新型β-位烷基修饰卟啉二噻吩乙烯光致变色分子的合成与性能

以乙酰乙酸乙酯为原料,经5步反应制得3,3′-二甲基-4,4′-二乙基二吡咯（1）;以2-甲基噻吩为原料,经4步反应制得含醛基的二噻吩乙烯中间体（2）; 1和2经自缩合反应合成了新型的卟啉分子开关1-（2-甲基-3-噻吩基）-2-[2-甲基-5-（3,7,13,17-四甲基-2,8,12,18-四乙基-15-对碘苯卟啉基苯基）-3-噻吩基]环戊烯（3）,其结构经¹H NMR和HR-MS（ESI）表征。并研究了3的光致变色和无损读取性能。结果表明：3在波长254 nm和665 nm光照下具有良好的可逆光致变色性能;激发光波长为550 nm时,开、闭环异构体具有强荧光对比,有望实现信息无损写-读-擦过程。     

含三苯胺基团的二噻吩乙烯光致变色化合物的合成及性能研究

以5-氯-2-甲基-3-乙酰基噻吩和二苯氨基苯甲醛为原料,经Aldol反应、Michael反应及McMurry反应,将光致变色单元和三苯胺基团结合起来,合成了三种二噻吩乙烯类光致变色化合物1a～1c,并通过MS,¹H NMR和¹³C NMR对其结构进行了表征.与以往主要从两侧噻吩环引入不同功能性基团的研究不同,本文将具有荧光性的三苯胺基团通过单键桥连至环戊烯β位上,在保持光致变色反应活性的同时,也避免其它功能性基团对二噻吩乙烯骨架的影响.通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究了其在溶液及聚甲基丙烯酸甲酯薄膜中的光致变色性能和荧光性能.在302 nm紫外光照射下,1a～1c的溶液和薄膜由无色变为黄色,并能快速达到光稳态;用450 nm蓝光照射时,能在较短时间内恢复至无色.在紫外光的激发下,1a～1c的最大荧光发射波长随着取代基R供电子效应的增强而增大;1a～1c在正己烷、甲苯和乙酸乙酯中具有较强的荧光,在乙腈中荧光较弱,而在氯仿中几乎没有荧光.在302 nm紫外光照射下,1a～1c的三苯胺基团和二噻吩环戊烯基团之间发生荧光共振能量转移,其荧光强度随着光照时间的延长逐渐降低,表明其具有作为荧光分子开关的潜力.     

以2,2,5,5-四氟-2,5-二氢呋喃桥连的1,2-二噻吩乙烯类光致变色分子的合成

设计并合成了新型的以2,2,5,5-四氟-2,5-二氢呋喃桥连的1,2-二噻吩乙烯类光致变色分子1,从廉价易得的六氯丁二烯出发,经醇解、氯化、关环和氟化反应合成了关键中间体全氟2,5-二氢呋喃(2),并通过与化合物3'-溴-[2,2':5',2']三噻吩(3)的偶合反应得到含氟光致变色分子1.     

卟啉-二芳基乙烯分子的合成及其无损读取性能

二噻吩乙烯是一类性能优良的有机光致变色化合物,在信息储存领域具有广阔的应用前景,本文以2-甲基噻吩、苯甲醛和吡咯为原料,经过多步反应合成了1-(2-甲基-3-噻吩基)-2-{2-甲基-5-{4-[4-(10,15,20-三苯基-5-卟啉基)苯基]氨基羰基苯基}-3-噻吩基}环戊烯(DTE-TPP),其结构经核磁共振波谱仪(NMR)、质谱(MS)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)表征确认,通过紫外-可见光谱研究了化合物的光致变色性能、抗疲劳性,并辅以荧光光谱探究了化合物的无损读取功能。结果表明,该化合物在254和660 nm的光照射下,发生可逆的光致变色反应,重复光照8次后其紫外-可见光谱与初始谱图相比无明显差异,显示出良好的抗疲劳性;当激发光为520 nm时,开、闭环异构体有较高的荧光对比度,有望实现数据的无损读取。     

4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔的合成机理和电子结构的理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(DFT/GGA)方法, 在PW91/DNP 水平上研究了4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔在PdCl₂(PPh₃)₂ 催化下的合成机理. 优化了反应过程中的反应物、中间体、过渡态和产物, 通过能量分析结果证实了中间体和过渡态的真实. 在同样的方法和精度研究了4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔在没有催化剂下的合成机理. 通过计算结果得到此反应在有PdCl₂(PPh₃)₂ 催化情况下的活化能小于没有催化剂情况下的活化能, 从而证明了PdCl₂(PPh₃)₂ 催化剂的催化活性. 采用密度泛函理论与周期性平板模型相结合的方法, 研究了产物P 在TiO₂(100)表面的吸附, 通过Mulliken charge 和前线轨道分析表明: 当P 吸附在TiO₂(100)表面时, P 向TiO₂(100)表面转移0.692 e 电荷, 前线轨道能隙变窄. 理论预测的结果与实验值吻合.     

一个新颖的光磁性二噻吩乙烯铜配合物的合成和光致变色性质

合成了一个新颖的金属铜和1,2-双(2′-甲基-5′-(4″-吡啶基)-3′-噻吩) 全氟代环戊烯 (BM-4-PTP)配合物,并用红外、核磁共振、元素分析进行了表征。研究了配合物在晶体相的光致变色性质和磁性性质。在光激发下,配合物[Cu(BM-4-PTP)₂(CF₃COO)₂](THF)₂(H₂O)₂(1)在晶体相显示出可逆的光异构反应。有趣的是,伴随着光致变色反应,配合物1的开环体(1o)和闭环体(1c)在晶体相还显示出磁性差异,1o和1c的磁化率可逆地发生变化,说明由于开环异构体和闭环异构体的π共轭结构不同,通过配体BM-4-PTP桥联的铜离子之间的相互作用可以被光引发。     

6-庚炔醛的合成及炔键位移制备端炔醇的研究

本文介绍了在氢化钠和乙二胺溶液中滴入3-庚炔-1-醇来合成6-庚炔-1-醇以及进一步用PCC将重排产物氧化为端位醛的简便方法,产物经IR谱证实了结构。     

对称吡啶基二噻吩乙烯光致变色化合物的合成与性能

二噻吩乙烯光致变色化合物具有热稳定性高、抗疲劳性好等优点。 本文以2-甲基噻吩为原料,经过Suzuki偶联、傅克酰基化、McMurry环合3步反应制备1,2-二(5-吡啶基-2-甲基噻吩-3-基)环戊烯,总收率61%。 所有中间体及目标产物均已通过核磁共振、质谱、红外光谱等技术手段表征。 该合成方法具有合成步骤少、简便、总收率高、易于工业化生产等优点。 利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱对该化合物及其与镍离子、锡离子相互作用的光致变色性能以及应用进行了研究。 对称吡啶基二噻吩乙烯通过与金属配位在紫外光的照射前后显示出不同的颜色和光谱吸收,可以用作新型金属离子探针。     

吡啶基二噻吩乙烯轴向配位锰(Ⅱ)-卟啉化合物的合成及性质

针对有机光致变色材料实际应用中存在的光量子产率低,抗疲劳性差,记录信息在读取后遭到破坏等瓶颈问题,本文以2-甲基噻吩为原料,经过卤代、傅克酰基化、Mc Murry环合和Suzuki偶联反应得到的1-(5-氯-2-甲基噻吩-3-基)-2-(5-吡啶基-2-甲基噻吩-3-基)-环戊烯与锰(Ⅱ)-四苯基卟啉反应合成了吡啶基二噻吩乙烯轴向配位锰(Ⅱ)-卟啉化合物,通过紫外可见(UV-Vis)吸收光谱研究了其光致变色性能和抗疲劳性,并结合荧光光谱对无损读取功能进行了探究。实验结果表明,该化合物具有良好的光致变色性能及优良的抗疲劳性,通过波长为254、490和550 nm的光调控可无损地实现信息的写-读-擦过程,该物质有望应用于二进制存储设备中。     

含9-丁基咔唑基二炔/聚炔汞及二炔金配合物的合成与性质

合成了9-丁基咔唑基聚炔汞聚合物[—HgC≡CRC≡C—]n及其二聚体[MeHgC≡CRC≡CHgMe]和金的二聚体[(PPh3)AuC≡CRC≡CAu(PPh3)](R=9-丁基咔唑基). 用 1H NMR, 13C NMR, 31P NMR, FTIR, FAB-MS, UV-Vis, Fluorescence及Phosphorescence 光谱对其进行了表征. 结果表明, 体系中金和汞产生的重原子效应可以促进单线激发态S1与三线激发态T1的系间跃迁, 使标题化合物产生有机三线态发光.     

多功能二噻吩乙烯光致变色光分子开关材料

光致变色材料是一类在不同波长的光交替照射下,产生两种可进行可逆转换的光致异构体并伴随明显的光物理和光化学性能变化的材料。基于其特殊的光致异构性质,人们已开发出多种光致变色功能材料并将其广泛应用于超高密度光信息存储、分子开关、分子逻辑门、分子导线、光电材料、多光子器件、表面/纳米器件、液晶材料、化学传感、生物成像、自组装、聚集诱导发光、光控生物体系等诸多领域。其中,二噻吩乙烯类化合物因其出色的热稳定性、优良的耐疲劳性、快的响应速率、高的转化率和量子产率以及出色的固相反应活性而成为理想的光致变色材料之一。本文主要围绕近期本研究组研究成果着重介绍近几年二噻吩乙烯类化合物从溶液体系到功能化表面体系的研究进展,探讨当前该领域存在的问题并对其前景和发展方向进行展望。     

1,2-双[2-甲基-5-(3,4-二氟苯基)噻吩-3-基]全氟环戊烯的合成

在冰浴条件下, 2-甲基噻吩(1)与液溴反应生成3,5-二溴-2-甲基噻吩(2); 在－78 ℃条件下, 硼酸三丁酯加入2, 得到2-甲基-3-溴-5-硼酸基噻吩(3); 3,4-二氟溴苯与3反应得到2-甲基-3-溴-5-(3,4-二氟苯基)噻吩(4); 在－78 ℃下全氟环戊烯与4反应, 得到一种新的二芳基乙烯类光致变色化合物1,2-双[2-甲基-5-(3,4-二氟苯基)噻吩-3-基]全氟环戊烯(DT-1). 用IR, NMR, MS和元素分析确定了化合物DT-1的结构, 并对该化合物的光致变色特性进行了初步研究.     

两个基于二噻吩乙烯结构单元双核钌乙烯配合物的合成,表征和性质

合成了2个含二噻吩乙烯结构单元双核钌乙烯配合物[RuCl(CO)(PMe3)3]2(μ-2,2′-(CH=CH)2-DTE)(1a)和[RuCl(CO)(PMe3)3]2(μ-2,5-(CH=CH)2-DTE)(1b),利用元素分析、红外、核磁共振谱和电化学对它们的结构进行了表征,X-射线单晶衍射分析表明,配合物1a晶体属单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数为:a=3.445 75(6)nm,b=1.459 45(2)nm,c=2.321 91(5)nm,β=110.977 0(10)°,V=10.902 8(3)nm3,Z=8,Dc=1.467 g·cm-3,λ=0.071 073 nm,μ(Mo Kα)=0.956 mm-1,F(000)=4 912。测定了它们光照前后的紫外-可见吸收光谱变化图,并对其光致变色性质进行了讨论。     

两个基于二噻吩乙烯结构单元双核钌乙烯配合物的合成, 表征和性质

合成了2个含二噻吩乙烯结构单元双核钌乙烯配合物[RuCl（CO）（PMe₃）₃]₂（μ-2,2’-（CH=CH）^2-DTE）（1a）和[RuCl（CO）（PMe₃）₃]₂（μ-2,5-（CH=CH）₂-DTE）（1b）,利用元素分析、红外、核磁共振谱和电化学对它们的结构进行了表征,X-射线单晶衍射分析表明,配合物1a晶体属单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数为：a=3.44575（6）nm,b=1.45945（2）nm,c=2.32191（5）nm,β=110.9770（10）°,V=10.9028（3）nm³,Z=8,D_c=1.467g·cm^-3,λ=0.071073nm,μ（MoKα）=0.956mm^-1,F（000）=4912。测定了它们光照前后的紫外-可见吸收光谱变化图,并对其光致变色性质进行了讨论。     

一个闭环二噻吩乙烯及其Ag(Ⅰ)配合物的合成、结构和光致变色性质

首次合成了一个含氰基二噻吩乙烯闭环体化合物(L_c),用IR、1H NMR及X射线单晶衍射研究其结构,表明它是一对R,R和S,S对映异构体组成的消旋混合物,证实了光化学顺旋环化反应中己三烯结构转变为环己二烯结构。紫外可见光谱研究表明其在THF溶液和固相均具有可逆的光致变色性质,可见区最大吸收波长为607 nm。光异构化动力学研究表明开环反应为一级反应,而闭环反应为0级反应。将其进一步用作配体与Ag(CF₃SO₃)自组装合成了配合物1,并用元素分析、IR、1H NMR及电喷雾质谱进行结构表征。1在固相具有可逆的光致变色性质,但与开环配体组装的配合物不同,由于刚性的闭环配体结构限制了2个噻吩环的自由旋转,银离子与闭环配体配位未能修饰配体的吸收波长,1的可见区最大吸收波长与配体相同。与闭环配体相比,1的光异构化反应速度更快,这和循环伏安法测得其具有比配体更小的带隙结果一致。     

一个闭环二噻吩乙烯及其Ag(Ⅰ)配合物的合成、结构和光致变色性质

首次合成了一个含氰基二噻吩乙烯闭环体化合物(L_c),用IR、¹H NMR及X射线单晶衍射研究其结构,表明它是一对R,R和S,S对映异构体组成的消旋混合物,证实了光化学顺旋环化反应中己三烯结构转变为环己二烯结构。紫外可见光谱研究表明其在THF溶液和固相均具有可逆的光致变色性质,可见区最大吸收波长为607 nm。光异构化动力学研究表明开环反应为一级反应,而闭环反应为0级反应。将其进一步用作配体与Ag(CF₃SO₃)自组装合成了配合物1,并用元素分析、IR、¹H NMR及电喷雾质谱进行结构表征。1在固相具有可逆的光致变色性质,但与开环配体组装的配合物不同,由于刚性的闭环配体结构限制了2个噻吩环的自由旋转,银离子与闭环配体配位未能修饰配体的吸收波长,1的可见区最大吸收波长与配体相同。与闭环配体相比,1的光异构化反应速度更快,这和循环伏安法测得其具有比配体更小的带隙结果一致。     

1,3-二炔的合成

随着1,3-二炔类化合物在有机合成及功能材料等领域的广泛应用,它的合成引起了广大研究者的关注.本文阐述了1,3-二炔类化合物的合成发展历史,着重综述了近十年来1,3-二炔类化合物的合成发展情况,按原料类别进行介绍,主要包括以末端炔、炔基卤化物、金属炔化物和烯基卤化物等为原料合成1,3-二炔化合物的新成果.文章还分析了一些合成方法在医药领域的应用和重要的反应机理,并总结了该类化合物的合成及未来发展方向.     

二芳基乙烯类光致变色材料的合成概述

由于具有多种潜在的应用价值, 光致变色化合物作为高级功能材料的研究在国内外广受关注. 在众多的有机光致变色化合物中, 二芳基乙烯特别是二噻吩乙烯, 由于其具有良好的热稳定性和优良的耐疲劳度而成为这类化合物的杰出代表. 近年来, 有关二芳基乙烯类光致变色化合物的各种合成及性能方面的报道已涉及到信息存储、分子开关、逻辑电路、液晶显示、磁性材料等众多领域. 主要是从有机合成的角度, 对这类材料的合成进行了较为全面的概括, 对各种合成方法分别加以介绍和分析, 对其发展趋势予以探索和展望.     

基于二芳炔硫醚的2,6-二芳基-1,4-二噻烯的合成

描述了一种基于二芳炔硫醚(Ar—C≡C—S—C≡C—Ar)底物合成2,6-二芳基-1,4-二噻烯的方法.将二芳炔硫醚和Na2S·9H2O在C2H5OH/C2H5ONa体系中回流反应,以80%~96%的产率合成了一系列2,6-二芳基-1,4-二噻烯化合物.该方法反应条件温和、产率高并且表现出很好的选择性.反应机理涉及硫负离子对底物分子的两个C≡C键的选择性亲核加成,即硫负离子(包括S2-和中间体B硫负离子)总是选择性地加到芳基一侧的炔碳上形成1,4-二噻烯.对化合物1a进行了X线晶体结构解析.分子中的六元杂环呈"船式"构型.C(1)—C(2)和C(1A)—C(2A)具有典型的双键性质,S(1)—C(2)和S(2)—C(1)的键长数则比一般C—S单键稍短,显示硫原子上的孤对电子与C(1)=C(2)双键上的π电子存在一定程度的共轭作用.1a的晶体学参数:属正交晶系,Pnma空间群,a=10.1330(11),b=27.318(3),c=5.5402(6),α=90.00°,β=90.00°,γ=90.00°,V=1533.6(3)3,Z=4,ρcalcd=1.422 g/cm3.最终偏离因子R=0.038,Rw=0.102。