咔唑—邻菲咯啉衍生物的合成及性质研究

论文摘要

本文以咔唑、1,10-邻菲咯啉为原料，经咔唑烷基化和甲酰化、1,10-邻菲咯啉二酮化、甲酰化咔唑与1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮在乙酸铵存在下进行环合反应，合成了12种咔唑-邻菲咯啉衍生物，包括6种非对称型的2-（4-（N-烷基咔唑基））咪唑并[4,5-f]邻菲咯啉和6种对称型的2-（9-烷基-3-（1-氢咪唑[4,5-f]-1,10-邻菲咯啉-2-基）-9H-咔唑-6-基）-1-氢咪唑并[4,5-f]-1,10-邻菲咯啉（烷基：乙基、正丁基、正戊基、正己基、正辛基和苄基）。除1种非对称型的乙基取代衍生物和1种对称型的正丁基取代衍生物外，其余10种为未见文献报道的新化合物。采用元素分析、红外光谱、核磁共振和质谱对目标产物进行了结构表征。研究了上述邻菲咯啉类衍生物以及中间体的反应条件，重点研究了1,10-邻菲咯啉-5,6-二酮合成反应中杂质的形成与控制、反应条件对产率的影响、分离时体系的酸度对副产物的形成及主产物收率的影响，获得了优化的二酮化反应条件和产物分离条件。测定了上述邻菲咯啉类衍生物的线性吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命和荧光量子产率；利用高斯03数据包对6种邻菲咯啉衍生物分子进行结构优化，计算了前线轨道的能级、跃迁能量；分析了分子结构对邻菲咯啉类衍生物对上述性质的影响及其规律；采用Z-scan法研究了邻菲咯啉类衍生物n-Bu-C2和Bn-C2的非线性光学性质，并计算了n-Bu-C2和Bn-C2的三阶非线性光学数据。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 邻菲咯啉类衍生物的基本结构及分类
• 1.2 邻菲咯啉类衍生物的合成方法
• 1.2.1 2,9 位修饰的邻菲咯啉衍生物的合成方法
• 1.2.2 4,7 位修饰的邻菲咯啉衍生物的合成方法
• 1.2.3 5,6 位修饰的邻菲咯啉衍生物的合成方法
• 1.2.4 3,8 位修饰的邻菲咯啉衍生物的合成方法
• 1.2.5 邻菲咯啉配合物的合成方法
• 1.3 邻菲咯啉类衍生物的光学性质研究
• 1.3.1 邻菲咯啉类衍生物的荧光性质
• 1.3.2 邻菲咯啉类衍生物的非线性光学性质
• 1.4 邻菲咯啉类衍生物的应用
• 1.4.1 在化学分析方面的应用
• 1.4.2 在功能材料方面的应用
• 1.4.3 在生物医药方面的应用
• 1.5 本课题的选择及意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要实验试剂及仪器
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 化合物的合成
• 2.2.1 非对称型邻菲咯啉衍生物的具体合成方法
• 2.2.2 对称型邻菲咯啉衍生物的具体合成方法
• 2.3 结构表征
• 2.4 光谱测定
• 2.5 非线性吸收的测定
• 2.6 化合物分子的理论计算条件
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 化合物的结构表征
• 3.1.1 元素分析
• 3.1.2 红外图谱分析
• 3.1.3 质谱分析
• 3.1.4 核磁共振分析
• 3.2 咔唑类前驱体的合成研究
• 3.2.1 N-烷基化反应
• 3.2.2 甲酰化反应
• 3.3 邻菲咯啉类衍生物的合成研究
• 3.3.1 1,10-邻菲咯啉 5,6-二酮的合成
• 3.3.2 咔唑-邻菲咯啉类化合物的合成研究
• 3.4 邻菲咯啉类衍生物的线性吸收性质
• 3.5 邻菲咯啉类衍生物的荧光性质
• 3.5.1 邻菲咯啉类衍生物的荧光光谱
• 3.5.2 邻菲咯啉类衍生物的荧光寿命
• 3.6 邻菲咯啉类衍生物的非线性光学性质
• 3.6.1 邻菲咯啉类衍生物的非线性吸收性质
• 3.6.2 非线性光学数据处理
• 第四章 总结与展望
• 4.1 总结
• 4.2 展望
• 参考文献
• 附图
• 硕士期间撰写的论文
• 致谢