二茂铁酰基杂环衍生物的合成、晶体结构及性质研究

论文摘要

自从1951年二茂铁被发现以来,科研人员对二茂铁衍生物的合成与其性能的研究在半个多世纪的时间里长盛不衰。二茂铁衍生物现在已经被广泛应用于催化、助燃剂、非线性光学、电极的修饰、抗老剂和医学等多个领域。将二茂铁基引入到杂环化合物上,得到结构新颖、性能独特的二茂铁基杂环化合物是近年来的一个研究热点。 在本论文中,我们合成了三种二茂铁酰胺杂环衍生物,它们的化学式分别为:FcCONHCH3C6H5N（L1）,FcCONHC2N2SH2（L2）及{[Cd（L1）（MeOH）Cl4]}n。我们在室温条件下,培养出了它们的单晶,并且通过单晶X-射线衍射仪确定了这三种单晶的晶体结构。实验结果表明:化合物L1,L2均是由二茂铁基,酰胺基,杂环三部分组成。{[Cd（L1）（MeOH）Cl4]}n的晶体结构为无限延伸的一维CdCl2链,二价的镉离子之间由成对的氯离子桥联,配体L1和溶剂分子甲醇的配位完成了镉的八面体配位。 我们采用红外,核磁,元素分析,紫外,循环伏安等实验方法对所合成的三种化合物进行了研究。在对化合物光敏性的研究中,我们通过对三种化合物在高压汞灯照射前后的紫外光谱图的分析,发现随着在汞灯下照射时间的增加,这几种化合物在300nm左右和440nm左右的两个二茂铁紫外特征峰逐渐消失,表明这三种化合物都有较强的光敏性,其机理是在光照条件下,化合物中的二茂铁基发生了分解。在对化合物电化学性能的研究中,我们测定了在不同PH值下这几种化合物的电化学性能,发现溶液的酸碱度对他们的电化学性能有很大的影响。这几种化合物在酸性或中性条件下,都存在一个可逆氧化-还原波,表现出较为良好的电化学性能;但在碱性条件下,却得不到它们的完整的循环伏安谱图。通过分析我们得出结论,这些化合物中二茂铁基的存在,是它们表现这些电化学性能的主要原因,但由于这些化合物中含有酰胺基团和杂环,在酸性条件下,这些基团会发生不同程度的质子化,故而使它们的氧化还原峰与中型条件下有所不同。另外,我们通过量子化学计算对化合物L1,L2的电子结构和成键性质进行了探讨,分析数据得到这些化合物中对最高占据分子轨道（HOMO）的贡献主要来源于二茂铁基,对最低空分子轨道（LUMO）的贡献主要来源于杂环,表明了这两种化合物在参加反应时二茂铁基易发生亲电反应,杂环易发生亲核反应。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言
• 一、二茂铁的结构和性质
• 二、二茂铁杂环的类型
• 三、二茂铁酰基杂环衍生物的研究
• 四、选题意义
• 第二章 实验部分
• 一、试剂与测试仪器
• 二、晶体结构的测定
• 三、电化学典型的测试条件与实验方法
• 四、量化计算的方法与模型
• 五、原料和中间体的制备
• 六、化合物的合成和单晶的培养
• 第三章 结果与讨论
• 一、合成路线分析
• 二、X-衍射测定及结构解析
• 三、二茂铁酰基衍生物光敏性的研究
• 四、二茂铁酰基衍生物电化学性质研究
• 五、量子计算
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录