基于四苯基卟啉改性的二噻吩乙烯化合物的设计、合成与性质研究

摘要

在一定波长光的照射下，有机光致变色化合物能够在两种异构体之间进行可逆的转化，可用于信息存储器件中，实现光调控下的信息超高速存储。二噻吩乙烯类光致变色化合物具有优异热稳定性和耐疲劳性，被认为是最有可能实用化的有机光信息储存材料。
　　信息无损读取的实现是二噻吩乙烯类光致变色化合物用作信息储存材料时所面临的首要问题。信息读取的方法众多，荧光调控读取信息的方法因具有响应速度快和灵敏度高的优点而被科学家们广泛采用。由于二噻吩乙烯本身不具备发射荧光的能力，因此需要引入发色团，卟啉类化合物具有良好的光、热稳定性和光电性能，在其特征S带或Q带光激发下能发射出强烈荧光，是一类理想的荧光发色团。基于此，本文设计将四苯基卟啉通过共价键引入二噻吩乙烯分子中，改善其无损读取性能，具体研究内容如下:
　　(1)5-氯-2-甲基噻吩与戊二酰氯经过傅克反应和McMurry反应合成了1，2-双(5-氯-2-甲基-3-噻吩基)环戊烯，探讨了每步反应的影响因素并予以优化。
　　(2)发烟硝酸硝化四苯基卟啉，并用SnCl2还原硝化产物，得5-(4-氨基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉，探讨了硝化过程的影响因素，并予以优化。二酰亚胺还原氨基卟啉，合成5-(4-氨基苯基)-10，15，20-三苯二氢卟啉。
　　(3)1，2-双(5-氯-2-甲基-3-噻吩基)环戊烯和5-(4-氨基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉先后经过缩合和Suzuki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，目标产物结构经1H NMR、13C NMR、MS和IR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、抗疲劳性和热稳定性，并辅以荧光光谱探究了化合物的无损读取功能。实验结果表明，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。

目录

声明

摘要

注释表

1 绪论

1．1 有机光致变色化合物概述

1．1．1 光致变色现象

1．1．2 有机光致变色化合物

1．1．3 有机光致变色化合物性能评价

1．2 二噻吩乙烯光致变色化合物研究进展

1．2．1 二噻吩乙烯分子的结构

1．2．2 二噻吩乙烯的合成

1．2．3 二噻吩乙烯的应用研究

1．3 卟啉化合物

1．3．1 卟啉化合物结构

1．3．2 卟啉化合物的合成简介

1．4 本论文的研究研究目的及意义

1．5 本论文的研究内容

2 二噻吩乙烯衍生物的合成与表征

2．1 实验仪器与试剂

2．2 合成路线

2．3 卤代二噻吩乙烯的制备

2．3．1 实验步骤与表征

2．3．2 结果与讨论

2．4 本章小结

3 四苯基卟啉及其衍生物的合成与表征

3．1 实验仪器与试剂

3．2 合成路线

3．3 四苯基卟啉衍生物的制备

3．3．1 实验步骤及表征

3．3．2 结果与讨论

3．4 本章小结

4 四苯基卟啉及羧基修饰的二噻吩乙烯化合物的合成与光致变色性能

4．1 实验仪器与试剂

4．2 合成路线

4．3 卟啉与二噻吩乙烯通过酰胺缩合反应连接

4．3．1 实验步骤及表征

4．3．2 结果与讨论

4．4 含羧基二噻吩乙烯化合物光致变色性能研究

4．4．1 光致变色现象分析

4．4．2 紫外-可见吸收光谱研究

4．4．3 碱致变色研究

4．4．4 小结

4．5 通过铃木反应连接卟啉与二噻吩乙烯

4．5．1 实验步骤与表征

4．5．2 结果与讨论

4．6 卟啉-二噻吩乙烯化合物的光致变色性能研究

4．6．1 光致变色现象

4．6．2 紫外-可见光谱

4．6．3 热稳定性

4．6．4 抗疲劳性

4．6．5 pn致变色

4．6．6 溶剂效应

4．6．7 无损读取功能

4．7 本章小结

5 结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

附录