含氟杯[4]芳烃衍生物的合成和性能初探

论文摘要

杯芳烃是由取代苯酚及甲醛缩合而成的具有独特空穴结构的大环化合物，被誉为“第三代超分子化合物”。在本课题组有关杯芳烃的超分子研究，及氟材料化学研究的基础上，本论文根据分子设计的原理在杯芳烃的分子平台上引入系列的全氟的官能团和苯甲酰基官能团，同时研究了这些杯芳烃衍生物的超分子作用。本文的工作主要有： 1．本章利用分子设计原理和化学合成手段，首次合成了25-（全氟（3-氧杂-2-甲基）己酰基）-26，27，28-三羟基杯[4]芳烃（简称全氟氧杂甲基己酰基三羟基杯[4]芳烃），通过1H NMR核磁共振、19F NMR核磁共振、电喷雾质谱（ESI-MS）、红外（IR）、元素分析等方法对样品进行了表征，确认为目标产物。同时电喷雾质谱中发现了全氟氧杂甲基己酰基三羟基杯[4]芳烃的二聚体。制备全氟氧杂甲基己酰基三羟基杯[4]芳烃最高产率是32.8％，最佳条件：乙腈为溶剂，K2CO3为催化剂，反应时间6h，反应温度50℃。 2．首次合成了25-（全氟（3，6-二氧杂-2，5-二甲基）壬酰基）-26，27，28-三羟基杯[4]芳烃（简称全氟二氧杂二甲基壬酰基三羟基杯[4]芳烃），通过1H NMR核磁共振、19F NMR核磁共振、红外（IR）等方法对样品进行了表征，确认为目标产物。制备全氟二氧杂二甲基壬酰基三羟基杯[4]芳烃最高产率是20.1％，最佳反应条件：乙腈做溶剂，K2CO3做催化剂，温度80℃，反应时间10h。 3．通过Fries重排首次合成了5，17-二苯甲酰基-25，26，27，28-四酰基杯[4]芳烃，用溶剂挥发法培养单晶，用X射线衍射测定了单晶结构。5，17-二苯甲酰基-25，26，27，28-四酰基杯[4]芳烃的分子简式C42H32O6，分子量为632.68，晶体为单斜晶系，空间群为C2/c，a=18.615（4）（?），b=15.609（4）（?），c=12.220（3）（?），β=116.187（4）°，V=3186.1（13）（?）3，Dx=1.319Mg/m3。 4．热重和DSC分析表明全氟氧杂甲基己酰基三羟基杯[4]芳烃和全氟二氧杂二甲基壬酰基三羟基杯[4]芳烃具有优良的热稳定性，能在350℃以下稳定存在。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 超分子化学简述
• 1.1.1 超分子化学的定义
• 1.1.2 超分子化学的发展
• 1.2 杯芳烃超分子平台的特性
• 1.2.1 杯芳烃的结构特点
• 1.2.2 杯芳烃下沿酚羟基的化学修饰
• 1.2.3 杯芳烃上沿的化学修饰
• 1.3 杯芳烃的应用
• 1.4 含氟超分子化合物及其性质的研究
• 1.4.1 含氟的树枝状超分子化合物
• 1.4.2 含氟冠醚衍生物
• 1.4.3 含氟杯芳烃衍生物
• 1.5 本论文的设计思路
• 第二章 全氟氧杂甲基己酰基三羟基杯[4]芳烃和全氟二氧杂二甲基壬酰基三羟基杯[4]芳烃的合成和表征
• 2.1 概述
• 2.2 本文的合成思路和方法
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 原料及试剂
• 2.3.2 实验仪器
• 2.3.3 合成路线
• 2.3.4 全氟氧杂己酰氟和全氟氧杂壬酰氟的合成与表征
• 2.3.5 全氟氧杂酰基杯[4]芳烃的合成
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 原料的合成
• 2.4.2 全氟氧杂甲基己酰基三羟基杯[4]芳烃的表征
• 2.4.3 全氟二氧杂二甲基壬酰基三羟基杯[4]芳烃的表征
• 2.4.4 全氟氧杂甲基己酰基三羟基杯[4]芳烃合成条件的研究
• 2.4.5 全氟二氧杂二甲基壬酰基三羟基杯[4]芳烃合成条件的研究
• 2.5 结论
• 第三章 5,17-二苯甲酰基-25,26,27,28-四酰基杯[4]芳烃的合成
• 3.1 概述
• 3.2 合成思路和方法
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 实验药品
• 3.3.2 分析测试仪器
• 3.3.3 5,17-二苯甲酰基-25,26,27,28-四酰基杯[4]芳烃的合成与表征
• 3.4 结论
• 第四章 全氟氧杂酰基杯[4]芳烃的性能初探
• 4.1 概述
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 药品
• 4.2.2 热分析实验与实验仪器
• 4.2.3 LB膜实验和实验仪器
• 4.2.4 密度实验和实验仪器
• 4.2.5 液膜传输实验的方法与体系
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 热分析实验的结果与讨论
• 4.3.2 LB膜性能的结果与讨论
• 4.3.3 密度测试的结果与讨论
• 4.3.4 液膜传输实验结果与讨论
• 4.4 结论
• 第五章 结论
• 5.1 结论
• 5.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果
• 附图