meso-四(4-烷氨基甲酰苯基)卟啉及其配合物的合成与液晶性能研究

摘要

卟啉是卟吩环外有取代基的同系物和衍生物的总称。当金属离子取代环内质子后则形成金属卟啉。其周围具有十二个活性部位，可以与不同柔性侧链相连接。卟啉及其金属配合物在自然界中广泛存在，如叶绿素、细胞色素及血红蛋白等。它们由于其独特的结构和特有的性能，使其在生物化学、合成化学、应用化学、材料科学等领域受到高度重视。越来越多的卟啉研究活跃起来。
　　本论文概述了卟啉的合成、性质和应用，合成了一系列meso-(4-烷氨基甲酰苯基)卟啉及其配合物，研究了它们的液晶性能。首先将对羧基苯甲醛溶解于丙酸中，和吡咯反应制备出meso-四(4-羧基苯基)卟啉(TCPP)。在三氯甲烷溶液中将TCPP与氯化亚砜合成出meso-四(4-氯甲酰基苯基)卟啉(TCFPP)。二氯甲烷溶液中TCFPP分别与n-辛胺、n-癸胺、n-十二胺、n-十四胺、n-十六胺、n-十八胺反应生成meso-四(4-辛氨基甲酰苯基)卟啉(8AFPP)、 meso-四(4-癸氨基甲酰苯基)卟啉(10AFPP)、 meso-四(4-十二氨基甲酰苯基)卟啉(12AFPP)、 meso-四(4-十四氨基甲酰苯基)卟啉(14AFPP)、 meso-四(4-十六氨基甲酰苯基)卟啉(16AFPP)和meso-四(4-十八氨基甲酰苯基)卟啉(18AFPP)共6种卟啉化合物，最后将它们分别与CoCl2、CdCl2、NiSO4、ZnSO4反应制备22种卟啉金属配合物，其中8AFPP、10AFPP、12AFPP、14AFPP和它们的金属配合物，以及16AFPP和18AFPP的金属配合物共25种均未见文献报道。通过红外光谱、紫外可见光谱及核磁共振光谱确定物质的结构。用差示扫描量热仪和偏光显微镜研究了它们的液晶性能。结合DSC和偏光显微镜图片判断卟啉中8AFPP,10AFPP,12AFPP,14AFPP,16AFPP,18AFPP具有液晶性能，金属卟啉中14AFPPCd，16AFPPCd，18AFPPCd，12AFPPNi，14AFPPNi，16AFPPNi，14AFPPZn，18AFPPZn，14AFPPCo具有液晶性能。这些卟啉液晶均属于互变热致液晶。

目录

摘要

1 绪论

1．1 卟啉简介

1．1．1 卟啉的结构

1．1．2 卟啉的物理与化学性质

1．1．3 卟啉的生物性能

1．1．4 卟啉的波谱特性

1．2 卟啉及其金属配合物合成方法

1．2．1 卟啉化合物的合成方法

1．2．2 卟啉金属配合物的合成方法

1．2．3 meso-四(4-羧基苯基)卟啉的合成方法

1．3 卟啉化合物应用

1．3．1 在材料科学上的应用

1．3．2 在生物医学中的应用

1．3．3 在催化上的应用

1．3．4 分析化学上的应用

1．3．5 卟啉的其它应用

1．4 液晶

1．4．1 液晶简介

1．4．2 卟啉液晶

1．5 本论文研究内容及意义

2 卟啉及其金属配合物的合成

2．1 主要试剂及仪器

2．2 实验步骤

2．2．1 合成路线

2．2．2 meso-四(4-羧基苯基)卟啉的合成

2．2．3 meso-四(4-氯甲酰基苯基)卟啉的合成

2．2．4 meso-四(4-辛氨基甲酰苯基)卟啉及镉、镍、锌配合物的合成

2．2．5 meso-四(4-癸氨基甲酰苯基)卟啉及镉、镍、锌配合物的合成

2．2．6 meso-四(4-十二氨基甲酰苯基)卟啉及钴、镉、镍、锌配合物的合成

2．2．7 meso-四(4-十四氨基甲酰苯基)卟啉及钴、镉、镍、锌配合物的合成

2．2．8 meso-四(4-十六氨基甲酰苯基)卟啉及钴、镉、镍、锌配合物的合成

2．2．9 meso-四(4-十八氨基甲酰苯基)卟啉及钴、镉、镍、锌配合物的合成

2．3 合成方法讨论

2．3．1 meso-四(4-羧基苯基)卟啉的合成方法讨论

2．3．2 meso-四(4-氯甲酰基苯基)卟啉合成方法讨论

2．3．3 meso-四(4-烷氨基甲酰苯基)卟啉合成方法讨论

2．3．4 meso-四(4-烷氨基甲酰苯基)卟啉金属配合物合成方法讨论

2．4 本章小结

3 卟啉及其金属配合物的表征

3．1 实验试剂与仪器

3．2 结构表征

3．2．1 卟啉及其配合物的紫外-可见吸收光谱

3．2．2 卟啉及其配合物的红外光谱

3．2．3 卟啉及其配合物的核磁共振光谱

3．3 卟啉及其配合物的谱图数据

3．4 本章小结

4 液晶性能测试

4．1 卟啉液晶

4．2 实验仪器

4．3 卟啉及其配合物的DSC测试

4．4 卟啉及其配合物的偏光显微镜测试

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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