瓜环介质中2-取代基苯并噻唑质子转移的研究

摘要

质子转移是一类广泛存在于化学和生物领域中的一类反应。如化学中的卤化反应，氧化反应以及生物中的细胞之间的信息传递，核酸和碱基之间的突变等，因此研究质子转移具有重要的意义。本文采用理论与实验结合的手段研究了溶剂种类，溶剂的pH值以及大环化合物对2-取代基苯并噻唑类化合物质子转移的影响。
　　1，运用荧光发射光谱法考察了溶剂以及七元瓜环对2-(2-羟苯基)苯并噻唑质子转移的研究，通过瞬态荧光光谱法研究了七元瓜环对2-(2-羟苯基)苯并噻唑量子效率和荧光寿命的影响，同时在ωB97XD/6-31G(d,p)水平上，模拟了七元瓜环和2-(2-羟苯基)苯并噻唑相互作用的形式。结果表明，溶剂对2-(2-羟苯基)苯并噻唑的质子转移影响很大，在极性溶剂中2-(2-羟苯基)苯并噻唑容易与溶剂作用形成酚氧负离子，而在非极性溶剂中，2-(2-羟苯基)苯并噻唑逐渐由醇式构型转变为酮式构型。通过加入瓜环，发现在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，瓜环促使了酚氧负离子的形成，而在二氯甲烷中却降低了质子转移效率，同时七元瓜环的加入降低了荧光寿命而量子效率增加。通过理论计算和Benesi-Hildebrand方程的拟合发现，无论在溶剂还是在气相中，七元瓜环和2-(2-羟苯基)苯并噻唑均能够形成1:1比例的包合物。
　　2，通过荧光发射光谱，量子化学计算以及1H NMR谱研究了2-(2-氨基苯基)苯并噻唑在不同溶剂和不同pH值的光物理性质，结果表明溶剂种类和溶剂的酸碱度对2-(2-氨基苯基)苯并噻唑的荧光发射光谱有很大的影响。通过与七元瓜环相互作用的考察，发现七元瓜环的加入对于2-(2-氨基苯基)苯并噻唑的质子转移起到了一定的抑制作用，同时对2-(2-氨基苯基)苯并噻唑的荧光寿命和量子产率起到了一定的影响。根据Benesi-Hildebrand方程以及量子化学计算表明，2-(2-氨基苯基)苯并噻唑和七元瓜环形成了以化学计量比为1:1的包合物，同时1H NMR波谱表明2-(2-氨基苯基)苯并噻唑的苯并噻唑端进入七元瓜环的纳米疏水空腔。
　　3，合成并表征了2-(2-氨基-3-吡啶基)苯并噻唑化合物，并且研究了溶剂以及pH对其质子转移的影响，在非极性溶剂中容易发生质子转移，在酸性条件下质子转移效率较高，在碱性溶剂中质子转移效率较低。2-(2-氨基-3-吡啶基)苯并噻唑与瓜环相互作用的荧光发射光谱表明七元瓜环和2-(2-氨基-3-吡啶基)苯并噻唑形成1:1的包合物，而八元瓜环与2-(2-氨基-3-吡啶基)苯并噻唑形成1:2比例的包合物。同时，以量子化学理论计算与实验相结合，从理论与实验两方面共同说明了大环化合物对2-(2-氨基-3-吡啶基)苯并噻唑质子转移的影响。

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第一章 绪论

1.1 质子转移

1.2 光物理模型

1.3 主客体研究

1.4 纳米空腔下的分子内质子转移

1.5 主要研究内容与课题来源

第二章 实验内容与方法

2.1 实验试剂

2.2 实验设备

2.3 研究方法

第三章 七元瓜环纳米空腔作用下的2-(2-羟苯基)苯并噻唑质子转移的研究

3.1 引言

3.2 实验过程

3.3 结果与讨论

3.4 结论

第四章 2-(2-氨基苯基)苯并噻唑与七元瓜环作用的质子转移的研究

4.1 引言

4.2 实验过程

4.3 结果与讨论

4.4 结论

第五章 瓜环作用下的2-(2-氨基-3-吡啶基)苯并噻唑质子转移的研究

5.1 引言

5.2 实验过程

5.3 结果与讨论

5.4 结论

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

附 录A

附 录B