水溶性卟啉的合成及其与咪唑轴向配位的光谱性能研究

摘要

有机电致发光的目标是实现全彩显示，但是目前作为三基色之一的红色发光材料还没有得到很好的解决，影响了全彩显示的实现。卟啉化合物是一种性能优异的红光发光材料，具有大环共轭平面结构及特殊的光电性能，但卟啉又存在容易发生自聚而产生荧光淬灭，吸收范围窄，荧光量子产率较低等缺点。我们在卟啉上引入其他的基团作为能量供体，从而达到改善卟啉发光性能的效果。
　　 咪唑为含氮杂环，氮原子上具有孤电子对，是一种性能优良的配体，容易与金属离子配位。其荧光量子产率较高，荧光发射光谱与卟啉的紫外吸收光谱具有一定的重叠，将吡啶盐水溶性卟啉与咪唑类配体通过轴向配位结合到一起，咪唑上的电荷通过Zn转移到卟啉环上，当受一定波长的光激发时，能量可由咪唑转移到卟啉上，从而改善卟啉的发光性能。本文研究了吡啶盐水溶性卟啉与咪唑的轴向配合物在水中的发光性能，具体内容如下:
　　 1、对卟啉的合成方法以及在有机电致发光领域的应用进行了总结，并重点介绍了咪唑类化合物和咪唑卟啉在发光材料方面的研究进展。
　　 2、设计并合成了一系列的吡啶盐水溶性卟啉，对合成的化合物用质谱、核磁氢谱、紫外光谱、元素分析等方法进行了结构表征和解析，并对合成方法进行了探索和改进。
　　 3、测试了吡啶盐水溶性卟啉的紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱，计算了它们的荧光量子产率，它们的荧光量子产率要低于TPP，主要由于四个吡啶盐取代基使卟啉的空间位阻较大，卟啉环平面发生扭曲。
　　 4、采用紫外-可见光谱滴定法研究了吡啶盐水溶性卟啉与咪唑轴向配位后轴配物的性质，咪唑类配体与吡啶盐水溶性卟啉的轴向配位的配位数均为1，采用线性回归法计算了轴向配位的平衡常数，随着温度升高平衡常数降低。
　　 5、研究了轴配物的荧光发射光谱，探讨了吡啶盐卟啉的碳链长度、配体的浓度及结构等因素对轴配物荧光发光性能的影响。吡啶盐水溶性卟啉与2-甲基咪唑形成的轴向配合物具有最大的键合常数以及最强的荧光淬灭。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 水溶性卟啉的研究意义

1．2．1 水溶性卟啉在医学方面的应用

1．2．2 水溶性卟啉在分析化学方面的应用

1．2．3 水溶性卟啉在催化化学方面的应用

1．2．4 水溶性卟啉在材料化学方面的应用

1．3 卟啉类衍生物在电致发光领域里的研究进展

1．4 咪唑配合物在有机光电领域中的研究进展

1．5 咪唑卟啉的研究进展

1．6 本课题研究的意义和内容

第2章 吡啶盐水溶性卟啉的合成

2．1 合成总路线

2．2 实验部分

2．2．1 实验仪器

2．2．2 实验试剂

2．3 合成部分

2．3．1 5，10，15，20-四(对甲氧基苯基)卟啉的合成

2．3．2 5，10，15，20-四(对羟基苯基)卟啉的合成

2．3．3 5，10，15，20-四[4-(2-溴乙氧基)苯基]卟啉的合成

2．3．4 5，10，15，20-四[4-(2-溴乙氧基)苯基]锌卟啉的合成

2．3．5 5，10，15，20-四[4-(2-吡啶乙氧基)苯基]四溴锌卟啉的合成

2．4 反应条件对收率的影响

2．4．1 目标化合物合成路线的选择

2．4．2 5，10，15，20-四(对甲氧基苯基)卟啉的合成分析

2．4．3 5，10，15，20-四(对羟基苯基)卟啉的合成分析

2．4．4 5，10，15，20-四[4-(2-溴乙氧基)苯基]卟啉的合成分析

2．4．5 金属卟啉的合成分析

2．4．6 吡啶盐水溶性卟啉的结构鉴定

第3章 吡啶盐水溶性卟啉的光谱性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器与试剂

3．2．2 吡啶盐水溶性卟啉溶液的配制

3．2．3 吡啶盐水溶性卟啉紫外吸收光谱的测定

3．2．4 吡啶盐水溶性卟啉荧光发射光谱的测定

3．3 紫外与荧光光谱测试讨论

3．3．1 吡啶盐水溶性卟啉的紫外光谱性质

3．3．2 吡啶盐水溶性卟啉的荧光光谱性质

3．4 小结

第4章 水溶性锌卟啉与咪唑轴向配位的光谱性质

4．1 引言

4．2 轴向配位体系溶液的配制

4．3 轴向配位体系的配位数n和平衡常数K的测定

4．3．1 实验原理

4．3．2 轴向配位体系的配位数n的测定

4．3．3 轴向配位体系平衡常数K的测定

4．4 吡啶盐水溶性卟啉与咪唑的荧光光谱性质

4．4．1 相同浓度同一主体与不同浓度同一客体的荧光光谱

4．4．2 相同浓度同一主体与同一浓度不同客体的荧光光谱

4．4．3 相同浓度不同主体与相同浓度同一配体的荧光光谱

4．5 小结

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文

附录B 合成化合物一览图

附录C 部分目标化合物的谱图

致谢