杂环有机非线性光学材料的合成表征与互变异构性质研究

摘要

由于非线性光学材料在信息的传输与转换，以及光学元件等方面的应用前景广泛，受到人们的重视。有机材料由于具有较大的非线性光学系数、快的响应速度、灵活多样的设计手段和低廉的成本等优点成为研究热点。但要达到实际应用的效果，还必须对有机非线性光学材料的综合性能进行优化，探素综合性能优异的有机非线性光学材料。
　　 本文简要介绍了非线性光学的基本理论与应用，以及有机非线性光学化合物的设计依据和光学性能的测试方法；着重介绍了目前国内外解决有机非线性光学材料存在的“非线性·透光性矛盾”的经验和方法。
　　 本文合成了一种新的含D-π-A结构的有机非线性光学化合物l，8-二羟基-4(5-硝基-2-偶氮噻唑)-9,10-二氢葸，同时在实验中得到了2种新的化合物，并用核磁共振氢谱(1H-NMR)、碳谱(13C-NMR)、红外光谱仪（IR KBr压片）、紫外.可见光谱(UV-vis)，荧光光谱分析(FL)和热重分析(TGA)对所合成的化合物进行了结构表征；用溶致变色法测定了有机非线性光学分子的二阶非线性极化率，用UV-vis吸收光谱与核磁共振氢谱(1H-NMR)、碳谱(13C-NMR)研究了不同溶剂种类和浓度对所合成的非线性光学分子的偶氮式-醌腙式互变异构平衡的影响。另外，还研究了微量冰醋酸存在下对偶氮式-醌腙式互变异构平衡的影响。
　　 溶致变色法表明，所合成的化合物具有较好的透明性，最大吸收波长为455～469nm(偶氮式)，具有较大的二阶非线性极化率，在波长1064nm处为109×l0-30esu;热重分析(TGA)表明，所合成的有机非线性光学分子具有较高的热稳定性，热分解温度达到278℃。
　　 UV-vis吸收光谱、1H-NMR和13C-NMR.谱图共同表明，所合成的有机非线性光学分子在溶剂中存在偶氮式-醌腙式互变异构现象。在乙酸乙酯中各浓度均以偶氮式存在；在乙醇和丙酮中，偶氮式的含量随着溶液浓度的增大而增大，醌腙式的含量随着溶液浓度的减小而增大：在N,N-二-甲基甲酰胺(DMF)中，各浓度均以醌腙式存在。微量冰乙酸存在有利于偶氮式的形成，抑制醌腙式的形成。醌腙式中醌坏上碳和氢的化学位移相对于偶氮式向低场移动，噻唑坏上的碳和氢的化学位相对于偶氮式向高场移动。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 课题的研究现状

1.2.1 非线性光学理论

1.2.2 非线性光学材料的分类

1.2.3 二阶非线性光学系数的测定

1.2.4 非线性光学材料的应用

1.3 课题研究的主要内容

第2章 非线性光学分子的合成与结构表征

2.1 引言

2.2 合成路线的设计

2.3 合成路线

2.4 实验药品与仪器

2.5 合成步骤

2.5.1 2-氨基-5-硝基噻唑22的合成

2.5.2 l，8．二羟基．9，10．二氢蒽23的合成

2.5.3 2-氨基-5-硝基噻唑重氮盐的制备

2.5.4 1，8．二羟基-4(5-硝基-2-偶氮噻唑)-9，lO．二氢葸24的合成

2.5.5 1，8-二正丁氧基葸醌25的合成

2.5.6 1,8-二丁氧基蒽26的合成

2.5.7 1，8．二丁氧基．9，10-二氢葸27的合成

2.6 结果与讨论

2.7 本章小结

第3章 二阶非线性光学性质的研究

3.1 引言

3.2 二阶极化率的测定

3.2.1 吸收光谱和发射光谱的测定

3.2.2 密度的测定

3.2.3 二阶极化率计算

3.3 热稳定性的研究

3.4 本章小结

第4章 分子的互变异构研究

4.1 引言

4.2 互变异构现象的测定

4.2.1 紫外-可见光谱法

4.2.2 核磁谱图法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢