光致变色分子开关的设计、合成及性质的研究

论文摘要

以分子设计理念为指导,合成了三种可作为光致异构变化的分子开关的模型化合物:含双偶氮基团的“蝴蝶状”刚性大环齐聚物、含单偶氮基团的刚性大环齐聚物和“哑铃状”偶氮化合物,并利用质谱、红外、核磁、元素分析对其进行了表征,确定了其结构。用紫外-可见光谱验证了含单偶氮刚性环状齐聚物和“哑铃状”偶氮化合物的光致异构性质。对含双偶氮基团的“蝴蝶状”刚性大环齐聚物分别用紫外-可见光谱和1H核磁监测其顺反异构变化,制备了含双偶氮基团的“蝴蝶状”刚性大环齐聚物的LB膜,并对含双偶氮基团的“蝴蝶状”刚性大环齐聚物和“哑铃状”偶氮化合物分别用理论计算模拟得到不同异构体的最优化几何构象。通过分子设计的手段,将偶氮、聚苯胺链段这两种功能基团通过共价键的方式引入聚酰胺链段中,设计合成了新型的分子复合材料。用TGA、UV、CV等测试手段研究其性质,并用紫外-可见光谱验证了聚合物的光致异构的性质。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 分子器件
• 1.1.1 微电子器件的极限
• 1.1.2 分子电子学发展的历程
• 1.1.3 分子器件的特点
• 1.2 分子开关
• 1.2.1 分子开关的定义
• 1.2.2 光致变色体系
• 1.2.3 光致变色分子开关的类型
• 1.3 分子轨道与吸收光谱
• 1.4 偶氮化合物的吸收光谱
• 1.5 偶氮苯顺-反异构化机理
• 1.6 偶氮苯的合成方法
• 1.7 偶氮苯的应用
• 1.8 本论文的设计思想
• 第二章 实验
• 2.1 试剂
• 2.2 仪器和测试
• 第三章 含偶氮基团刚性大环齐聚物的合成与性质研究
• 研究背景
• 3.1 含双偶氮基团“蝴蝶状”刚性大环齐聚物的合成及其性质研究
• 3.1.1 反式4, 4’-二羟基偶氮苯的合成
• 3.1.2 反式4, 4’-二羟基偶氮苯的表征
• 3.1.3 含双偶氮基团“蝴蝶状”刚性大环齐聚物的合成
• 3.1.4 含双偶氮基团“蝴蝶状”刚性大环齐聚物的表征
• 3.1.5 含双偶氮基团“蝴蝶状”刚性大环齐聚物拉曼光谱的研究
• 3.1.6 含双偶氮基团“蝴蝶状”刚性大环齐聚物理论计算模拟
• 3.1.7 含双偶氮基团“蝴蝶状”刚性大环齐聚物顺反异构的变化
• 3.1.8 光致顺反异构情况下环形状的改变
• 3.1.9 三种异构体的热稳定性
• 3.1.10 含双偶氮基团“蝴蝶状”大环齐聚物二维有序膜的研究
• 3.2 含单偶氮基团的环状齐聚物的合成与表征
• 3.2.1 含单偶氮基团的环状齐聚物的合成
• 3.2.2 含单偶氮基团的环状齐聚物的表征
• 3.2.3 含单偶氮基团环状齐聚物的顺、反异构变化
• 3.3 本章小结
• 第四章 “哑铃状”偶氮化合物的合成、表征与性质研究
• 研究背景
• 4.1 单体的合成
• 4.1.1 4-硝基-3’, 5’-二苯基-四氟硼酸盐的合成与表征
• 4.1.2 4-硝基-3’, 5’-二苯基-联苯的合成与表征
• 4.1.3 4-胺基-3’, 5’-二苯基-联苯的合成与表征
• 4.2 “哑铃状”偶氮化合物的合成与表征
• 4.2.1 “哑铃状”偶氮化合物的合成
• 4.2.2 “哑铃状”偶氮化合物的表征
• 4.3 “哑铃状”偶氮化合物的理论计算
• 4.4 “哑铃状”偶氮化合物的顺反异构变化
• 4.5 本章小结
• 第五章 新型光电活性聚酰胺的设计、合成及性质研究
• 研究背景
• 5.1 聚合物的合成与表征
• 5.1.1 反式-4, 4’-二羧酸钾-偶氮苯的合成与表征
• 5.1.2 反式-4, 4’-二酰氯-偶氮苯的合成与表征
• 5.1.3 光电活性大单体的合成与表征
• 5.1.4 聚合物的合成
• 5.1.5 聚合物的表征
• 5.2 聚合物的基本热性能
• 5.3 聚合物的化学氧化还原过程
• 5.4 聚合物的电化学氧化还原过程
• 5.5 光电活性聚酰胺的顺反异构研究
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 学术成果
• 中文摘要
• ABSTRACT