含氟有机化合物和材料的合成与性质研究

论文摘要

随着氟化学的发展,含氟化工产业得到了迅速发展。由于产品中存在着奇妙的氟原子,其潜在的作用仍有待人们去进一步探索、认识、开发、利用。1896年氟代乙酸乙酯的合成标志着氟化学的开始,发展至今氟化工材料已经在国民经济中发挥重要作用,成为许多应用中不可替代的材料,随着我国国民经济持续发展其必将会发挥更大的作用。本文以有机氟化合物为出发点,通过对有机化合物的三氟甲基化等氟化学反应的研究,开展合成含氟金属有机骨架材料的金属有机氟化合物应用的探索,研究工作包括以下两个方面:有机氟化学三氟甲基化反应的研究:设计了脂肪族化合物的三氟甲基化反应路线,以丙二酸二乙酯、次溴酸钠为原料,在混合溶剂丙酮和冰乙酸中,0oC时,反应1.5小时得到α,α′-二溴代丙二酸二乙酯;在氮气保护、温度为70oC、碘化亚铜为催化剂的条件下,氟代磺酰基二氟乙酸甲酯与α,α’-二溴代丙二酸二乙酯反应6小时,生成α-三氟甲基丙二酸二乙酯和α,α’-二三氟甲基丙二酸二乙酯,转化率可达95.43%。含氟金属有机骨架材料的合成、结构与性质的研究:（1）以2,3,5,6-四氟对苯二甲酸为原料,经羧酸的酰氯化、酰胺化、酰胺的脱水三步反应合成目标产物,合成路线的总产率为61.8%。（2）以2,3,5,6-四氟对苯二甲酸和2,3,5,6-四氟对苯二甲腈为有机配体,分别用蒸气扩散法和溶剂热法合成得到配位聚合物[Ni（C8F4O4）（C5H5N）2（CH4O）2]n（1）、[Cu（C8F4O4）（C5H5N）3]n（2）,采用红外光谱、紫外光谱、元素分析、X射线单晶衍射对它们的结构进行表征,同时,对它们的荧光性质作了初步研究。全文以有机氟化合物为研究出发点,初步验证三氟甲基化等氟化学反应的可行性,对含氟金属有机骨架材料的合成作了初步探索,并成功合成了两个结构不同的配位聚合物,为后续研究工作的深入开展奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 氟化学概述
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 国外氟化学及工业发展趋势
• 1.1.3 我国氟化学及工业发展趋势
• 1.1.4 国内外最重要的含氟氟材料
• 1.1.5 小结
• 1.2 含氟有机化学反应的研究
• 1.2.1 引言
• 1.2.2 含氟芳香族化合物的合成方法
• 1.2.3 含氟脂肪族化合物的合成方法
• 1.2.4 小结
• 1.3 含氟金属有机配位聚合物材料的合成研究
• 1.3.1 引言
• 1.3.2 有机配体的类型
• 1.3.3 配体的设计与合成
• 1.3.4 含氟金属有机配位聚合物配体前体的设计路线
• 1.3.5 配位聚合物的合成方法
• 1.3.6 配位聚合物的研究进展
• 1.4 课题研究内容
• 第二章 β-二羰基化合物的三氟甲基化反应
• 2.1 引言
• 2.2 主要实验试剂与仪器
• 2.3 中间产物α-单溴代乙酰乙酸乙酯的制备
• 2.3.1 实验原理及依据
• 2.3.2 实验操作部分
• 2.3.3 产物的表征
• 2.4 中间产物α,α′-二溴代丙二酸二乙酯的制备
• 2.4.1 实验原理及依据
• 2.4.2 实验操作部分
• 2.4.3 结果与讨论
• 2.5 溴代产物的三氟甲基化反应
• 2.5.1 实验原理及依据
• 2.5.2 实验操作部分
• 2.5.3 结果与讨论
• 2.6 “溴取代”路线三氟甲基化小结
• 第三章 含氟有机配体的合成
• 3.1 引言
• 3.2 主要实验试剂与仪器
• 3.3 2,3,5,6-四氟对苯二甲酰氯的制备
• 3.3.1 实验原理及依据
• 3.3.2 实验操作部分
• 3.3.3 结果与讨论
• 3.4 2,3,5,6-四氟对苯二甲酰胺的制备
• 3.4.1 实验原理及依据
• 3.4.2 实验操作部分
• 3.4.3 结果与讨论
• 3.5 2,3,5,6-四氟对苯二甲腈的合成
• 3.5.1 实验原理及依据
• 3.5.2 实验操作部分
• 3.5.3 结果与讨论
• 3.6 本章小结
• 第四章 含氟金属有机配位聚合物的合成
• 4.1 引言
• 4.2 主要实验试剂与仪器
• 4.3 含氟金属有机配位聚合物的合成
• 8F₄O₄）（C₅H₅N）₂（CH₄O）₂]_n（1）的合成'>4.3.1 配位聚合物[Ni（C₈F₄O₄）（C₅H₅N）₂（CH₄O）₂]_n（1）的合成
• 8F₄O₄）（C₅H₅N）₃]_n（2）的合成'>4.3.2 配位聚合物[Cu（C₈F₄O₄）（C₅H₅N）₃]_n（2）的合成
• 4.3.3 配位聚合物（I）, （II）晶体结构的测定
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 配位聚合物的红外光谱
• 4.4.2 配位聚合物的晶体结构
• 4.4.3 电子吸收光谱
• 4.4.4 配位聚合物的荧光性质
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文