基于吡咯并四硫富瓦烯衍生物的有机凝胶的制备及性质

论文摘要

有机小分子凝胶是指有机小分子化合物在很低浓度下通过分子间的弱作用力（氢键,π-π堆积,范德华力等）自主组装形成三维有序聚集体,它能使溶液形成介于固体和液体之间的凝胶体系。由于它们的独特结构以及性质,使它在采油,有机软性材料,光学传感器,药物的缓释系统以及作为特殊无机纳米材料和成的模板等方面具有很大的应用前景,所以近年来,对有机小分子凝胶因子（LMOGs）的研究已经成为材料科学和超分子化学领域的热点。本论文主要完成以下几方面的研究：第一,设计合成了含有较长脂肪链酰胺基的吡咯并四硫富瓦烯的线-棒-线型凝胶因子（14a-c）,对分子结构分别用1H-NMR,FT-IR和MALDI-TOF-MS进行了表征确定。第二,利用UV-Vis对目标化合物在溶液状态下的氧化还原性质的测试发现,它们能够和TCNQ、F4TCNQ和I2形成电荷转移络合物。通过CV和DPV数据发现,它们的ΔE>60 mV说明它们的氧化还原过程是准可逆的。第三,通过对目标化合物的凝胶能力实验中发现,它们能够在氯仿、甲苯、苯、氯苯、1,2-二氯乙烷等溶剂中形成凝胶,并且发现烷基链越长对凝胶形成越有利。第四,通过对目标化合物的凝胶性质研究发现：化合物14a-c在氯仿中形成三维海绵状结构。在凝胶状态下,氧化还原是不可逆的,但是凝胶加入TFA/TEA,能够发生可逆变化。研究还发现,目标化合物能与C60、TCNQ形成二组分凝胶第五,通过溶液与凝胶的红外光谱数据,我们发现在凝胶的主要驱动力是氢键。干凝胶的XRD数据表明,分子在晶胞内是按矩形排列的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 缩略词
• 第一章 绪论
• 1.1 有机小分子凝胶简介
• 1.2 形成凝胶的驱动力简介
• 1.2.1 氢键
• 1.2.2 π-π堆积作用
• 1.2.3 离子、偶极之间的作用
• 1.2.4 疏水效应
• 1.2.5 范德华作用力
• 1.2.6 其他相互作用力
• 1.3 小分子有机凝胶因子分类
• 1.3.1 蒽醌稠环芳香衍生物类凝胶因子
• 1.3.2 胆甾醇类凝胶因子
• 1.3.3 糖类凝胶因子
• 1.3.4 氨基酸基凝胶因子
• 1.3.5 脂肪酸及其衍生物
• 1.3.6 脲、酰胺、酰肼类有机凝胶因子
• 1.3.7 有机盐类凝胶因子
• 1.3.8 其他
• 1.4 小分子有机凝胶的应用
• 1.4.1 作为具有响应外界刺激的材料
• 1.4.2 作为制备无机纳米材料的模板
• 1.4.3 作为电解质和固体燃料
• 1.4.4 用作药物控释载体
• 1.4.5 分子印迹与手性分离
• 1.4.6 其它应用
• 1.5 含有TTF单元小分子有机凝胶的研究
• 第二章 吡咯并四硫富瓦烯化合物衍生物的合成及物性研究
• 2.1 设计理念
• 2.2 合成路线
• 2.3 主要仪器与试剂
• 2.4 合成方法
• 2.4.1 化合物3的合成
• 2.4.2 化合物4的合成
• 2.4.3 化合物5的合成
• 2.4.4 化合物6的合成
• 2.4.5 化合物7的合成
• 2.4.6 化合物8的合成
• 2.4.7 化合物9的合成
• 2.4.8 化合物10的合成
• 2.4.9 化合物13的合成
• 2.4.10 化合物14的合成
• 2.5 凝胶制备方法
• 第三章 实验结果与性质讨论
• 3.1 合成与表征
• 3.2 目标化合物的氧化还原性质
• 3.3 目标化合物电学性质研究
• 3.4 目标化合物在溶液中的聚集研究
• 3.5 目标化合物的凝胶及其组装性质研究
• 3.5.1 制备凝胶
• 3.5.2 目标化合物凝胶能力实验
• 3.5.3 目标化合物的凝胶的微观形貌
• 3.5.4 目标化合物的凝胶的基本性质
• 3.5.5 目标化合物的二组分凝胶的研究
• 3.5.6 目标化合物的凝胶的驱动力研究
• 3.5.7 凝胶的X-射线衍射（XRD）
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录