卟啉试剂的合成及界面电化学性质的研究

论文摘要

卟啉化合物是一类特殊的大环共轭芳香体系,这个高度共轭的体系极易受到吡咯环和次甲基电子效应的影响,从而表现出不同的光谱和电化学性质。卟啉及其衍生物是自然界广泛存在的一种基本生物分子,如叶绿素、血红素、维生素BB12等,参与生物体内的许多重要反应:氧的催化、运输、植物的光合作用等。卟啉分子还具有键合和释放气体的本领,是生物体中催化反应的活性中心。基于卟啉独特的结构和在生物体内的重要作用。近年来,卟啉类化合物在仿生、医学、材料、化学等领域都得到广泛的研究与应用。本论文在本实验室以往合成的基础上,结合实验室运用自组装技术制备不同卟啉修饰电极来研究界面上电子转移的机理,将不同的卟啉应用于液/液界面,模拟基本的生物膜来研究和揭示生命体内的电子及离子转移过程的工作需要,将设计合成一系列具有不同结构的甲氧基巯基苯基卟啉和硝基、氨基苯基卟啉,并对这些化合物光谱性质进行了系统性研究。本论文一共分为四个部分:1.卟啉类化合物因其具有优良的光电特性和稳定性而受到研究者的青睐。在这一部分,从卟啉类化合物的结构、分类方面简单介绍了卟啉类化合物的研究进展。主要介绍了以下内容:（1）卟啉化合物性质;（2）卟啉化合物的合成;（3）卟啉化合物的应用;（4）本工作的研究内容和意义。2.改变卟啉环上的取代基,卟啉化合物将具有不同的光谱和电化学性质。为了更好的研究卟啉化合物的性质,本部分通过Adler法设计合成了系列邻位是甲氧基的巯基苯基卟啉,并用紫外可见、红外及核磁共振谱对其进行表征确定其结构。3.合成卟啉环外连接甲氧基的系列化合物,调节4个氮原子的给电子能力,使得卟啉化合物具有更多不同的性质,因而也具有不同的功能。其与系列邻位是甲氧基的羟基苯基卟啉及其巯基苯基卟啉相比,光谱性质有所差别。为了进一步系统的研究卟啉化合物的光谱及电化学性质,在上部分工作的基础上,本部分通过Adler法合成了5-（4-羟基苯基）-10,15,20-三（4-甲氧基）苯基卟啉及其巯基苯基卟啉,用紫外可见、红外及核磁共振谱对其进行表征,确定其结构。4.本部分运用不同方法合成系列硝基苯基卟啉及其氨基苯基卟啉,优化了实验条件。通过试验方法的比较,找出了最好的硝基苯基卟啉的合成方法。并用紫外可见、红外及核磁共振谱对产物进行表征确定其结构,以便应用于液/液界面上电荷转移过程的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 卟啉化合物的简介
• 1.2 卟啉化合物的命名和分类
• 1.3 卟啉化合物的结构
• 1.4 卟啉化合物的性质
• 1.4.1 物理性质
• 1.4.2 光谱性质
• 1.4.3 化学性质
• 1.5 卟啉化合物的合成
• 1.5.1 Rothemund法
• 1.5.2 Adler-Longo法
• 1.5.3 Lindsey法
• 1.5.4 [2+2]法
• 1.5.5 [3+1]法
• 1.6 金属卟啉化合物的合成
• 1.7 卟啉化合物的分离
• 1.8 卟啉化合物的应用
• 1.8.1 在生物化学方面的应用
• 1.8.2 在医药化学方面的应用
• 1.8.3 在分析化学方面的应用
• 1.8.4 在有机合成化学方面的应用
• 1.8.5 在光电转换方面的应用
• 1.8.6 在自组装膜电子转移的应用
• 1.9 本工作的研究内容和意义
• 参考文献
• 第二章 系列邻甲氧基羟基卟啉及其巯基卟啉的合成和自主装膜的表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 仪器和测试条件
• 2.2.3 系列邻甲氧基羟基苯基卟啉的合成和表征
• 2.2.3.1 系列邻甲氧基羟基苯基卟啉的合成
• 2.2.3.2 系列邻甲氧基羟基苯基卟啉的表征
• 2.2.4 系列不同碳链长度的单巯基尾式卟啉的合成和表征
• 2.3 巯基苯基卟啉的应用及其自主装膜的表征
• 2.4 小结
• 参考文献
• 第三章 三甲氧基羟基卟啉及其巯基卟啉的合成和自主装膜电子转移的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 仪器及测试条件
• 3.2.3 5-（4-羟基苯基）-10, 15, 20-三（4-甲氧基）苯基卟啉的合成和表征
• 3.2.3.1 5-（4-羟基苯基）-10, 15, 20-三（4-甲氧基）苯基卟啉的合成
• 3.2.3.2 5-（4-羟基苯基）-10, 15, 20-三（4-甲氧基）苯基卟啉的表征
• 3.2.4 系列不同碳链长度的单巯基尾式卟啉的合成和表征
• 3.3 巯基苯基卟啉自主装膜的电子转移研究
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 系列硝基苯基卟啉及其氨基卟啉的合成和液/液界面电子转移过程的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂
• 4.2.2 仪器及测试条件
• 4.2.3 系列硝基苯基卟啉的合成和表征
• 4.2.3.1 系列硝基苯基卟啉的合成
• 4.2.3.2 系列硝基苯基卟啉的表征
• 4.2.4 系列氨基苯基卟啉的合成和表征
• 4.2.4.1 系列氨基苯基卟啉的合成
• 4.2.5 结果与讨论
• 4.2.5.1 合成条件的优化
• 4.2.5.2 合成方法的确定
• 4.3 硝基、氨基苯基卟啉的液/液界面电子转移过程的研究
• 4.4 小结
• 参考文献
• 硕士期间论文发表及科研情况
• 致谢