具有“推-拉”结构的中位卟啉及β-二酮染料的合成和性能研究

摘要

以二茂铁和不同三芳胺作为供电基团，通过共轭方式将其连接到卟啉或氟硼化合物上，从而得到三类具有“推-拉”式结构的有机染料，依次分别为：二茂铁-卟啉染料、三芳胺-卟啉染料和三苯胺类β-二酮氟硼染料。对各种染料所具有的光、电化学性能进行了系统地研究，最后根据各种染料所具有的性能，对其应用进行了探索。
　　(1)以二茂铁为原料合成了乙烯基二茂铁、乙炔基二茂铁和（4-甲酰基）苯基二茂铁；同时用经典的MacDonmd[2+2]方法，将取代二吡咯烷与各种芳香醛进行缩合、成环，合成出卟啉染料前体，最后经溴化以及偶联反应，将系列二茂铁衍生物连接到卟啉中位，得到四种具有“推-拉”结构的二茂铁-卟啉染料：Fc-ZnP，Fc-vinyl-ZnP、Fc-ethynyl-ZnP和Fc-Ph-ZnP，其连接共轭桥依次为：单键、双键、三键和苯环。以不含有二茂铁基团的卟啉染料ZnP作为参比，系统地研究了共轭桥长度的变化对二茂铁-卟啉二元复合物光、电化学性能的影响。由于二茂铁基团与卟啉环之间存在快速的电子转移，导致二茂铁-荧光的淬灭，最后根据而二茂铁基团被不同金属离子氧化后，荧光得到部分恢复的现象，实现了系列二茂铁卟啉染料对不同金属离子(Fe3+, Cu2+, Ce4+)进行检测。
　　(2)以各种二芳胺（咔唑、吩噻嗪、亚胺基二苄、亚氨基芪）为原料，有机钯试剂为催化剂，通过Ullmann反应得到四种不同刚性的三芳胺甲酰基化合物，即三芳胺甲醛。进而以三芳胺醛、4-甲酰基苯甲酸甲酯和苯基二吡咯烷为原料，通过经典的MacDonmd[2+2]方法得到系列三芳胺-卟啉染料前体，再经过金属化反应和水解反应，合成出具有系列具有D-π-A结构的三芳胺-卟啉敏化染料。测试了其作为敏化染料时各种光、电化学性能，最后将染料吸附于 TiO2膜并组装成敏化染料太阳能电池，测定其光电转化性能。
　　(3)以各种简单的三苯胺溴化物和硼酸化合物为原料，通过Suzuki偶联反应得到了各种功能性三苯胺衍生物，进而以其为原料，合成了四种具有D-π-A-π-D结构的三苯胺类β-二酮氟硼类染料。研究了供体与受体间π桥长度的改变对染料光、电化学性能的影响。最后根据四种染料所具有的光化学性能，探究了其作为卟啉类敏化染料太阳能电池中的复配敏化剂和生物分子荧光探针的应用。

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第一章 文献综述引言

1.1 卟啉染料的应用概述

1.2卟啉在人工光反应中心研究进展

1.3卟啉染料在太阳能电池中的应用研究进展

1.4二茂铁-卟啉二元复合染料的应用研究进展

1.5三芳胺-卟啉二元复合染料的应用研究进展

1.6β-二酮/姜黄素类氟硼染料的应用研究进展

1.7课题来源及意义

1.8研究思路和研究内容

1.9论文创新点

第二章 “推-拉”式中位二茂铁-卟啉染料的合成及性能研究

引言

2.1 实验部分

2.2结果与讨论

2.3小结

第三章“推-拉”式三芳胺-卟啉染料的合成及光电性能研究

引言

3.1实验部分

3.2 结果与讨论

3.3小结

第四章 三苯胺类β-二酮氟硼化合物的合成及性能研究

引言

4.1 实验部分

4.2结果与讨论

4.3小结

第五章 结论

参考文献

发表论文及参加科研情况说明

附录

致谢