卟啉—二芳基乙烯分子及其金属配合物的合成与光致变色特性

论文摘要

光致变色化合物在光信息存储材料、光开关及多功能材料方面有潜在的应用前景,是近年来化学和材料学科的研究热点。其中二芳基乙烯化合物具有优良的热稳定性、耐疲劳性、高的量子产率及快的响应时间等优点,不仅可作为光信息记录材料,还可用于分子导线和分子开关等分子器件领域,具有重要的科学价值和广阔的应用前景,被广泛认为是最具有前途的光致变色化合物。目前研究和报道最多的是用五元环桥连的二噻吩乙烯.常见的五元环有:环戊烯、全氟环戊烯、二氢噻吩、马来酸酐、马来酰亚胺以及吡咯啉等。二噻吩乙烯马来酸酐及其衍生物由于原料相对价廉易得,反应操作简单,产物易于分离等特点受到人们极大重视。目前,设计合成新型具有良好光致变色性能的二噻吩乙烯马来酸酐类化合物仍然是该领域的研究热点之一。卟啉是一类特殊的大环化合物,具有以下特点:（1）具有独特的二维共轭:π-电子结构;（2）具有较高的光、热稳定性;（3）分子结构具有多样性、易裁剪性特点。母体单元可以衍生出多种取代配体,可以依据合成目标性能对配体进行设计、裁剪和组装;（4）配位能力很强,可以和元素周期表中多数金属元素配位,形成配合物。据此,本文以苯甲醛和吡咯为初始原料,经多步反应合成了5-（2, 3-双（2, 4, 5-三甲基-3-噻吩基）马来酰亚胺-N-苯基） -10, 15, 20-三苯基卟啉（TPPMA）及其金属锌配合物（ZnTPPMA）与金属铜配合物（CuTPPMA）,通过IR、MS、1HNMR和13CNMR确认化合物结构,并利用紫外可见光谱（UV-Vis）探讨化合物的光致变色性能。结果表明,在254 nm紫外光照射下,TPPMA在聚乙烯醇缩丁醛树脂（PVB）膜与溶液相中,均没有发生光致变色现象,但有趣的是在254 nm和650 nm的光照下其金属配合物（CuTPPMA和ZnTPPMA）在溶液及PVB膜中皆可发生可逆的光致变色反应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 光致变色的概述
• 1.2 有机光致变色材料的类型及其变色机理
• 1.2.1 俘精酸酐类光致变色体系
• 1.2.2 偶氮苯类光致变色体系
• 1.2.3 螺吡喃类光致变色体系
• 1.2.4 螺噁嗪类光致变色体系
• 1.2.5 席夫碱类光致变色体系
• 1.2.6 二芳基乙烯类光致变色体系
• 1.3 二噻吩马来酸酐及衍生物的光致变色研究进展
• 1.4 光致变色化合物的应用
• 1.4.1 在信息处理方面，制作计算机的记忆存贮器元件
• 1.4.2 用作自显影全息记录照相
• 1.4.3 用作辐射计量计
• 1.4.4 有机光致变色树脂镜片
• 1.4.5 用作装饰品和防护包装材料
• 第二章 论文工作设计与化合物的合成、表征
• 2.1 论文工作设计
• 2.2 仪器与试剂
• 2.2.1 仪器
• 2.2.2 主要试剂
• 2.3 目标化合物的合成
• 2.3.1 meso-5, 10, 15, 20-四苯基卟啉（TPP）的合成
• 2.3.2 5-（4-硝基苯基）-10, 15, 20-三苯基卟啉（N02TPP）的合成
• 2.3.3 5-（4-氨基苯基）-10, 15, 20-三苯基卟啉（NH2TPP）的合成
• 2.3.4 5-（2, 3-双（2, 4, 5-三甲基-3-噻吩基）马来酰亚胺-N-苯基） -10, 15, 20-三苯基卟啉（TPPMA）的合成
• 2.3.6 5-（2, 3-双（2,4,5-三甲基-3-噻吩基）马来酰亚胺-N-苯基） -10,15,20-三苯基卟啉铜（CuTPPMA）的合成
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 TPP, N02TPP 和NH2TPP 的结构讨论
• 3.1.1 TPP, N02TPP 和NH2TPP 的IR 数据
• 3.1.2 TPP, N02TPP 和NH2TPP 的UV 数据
• 3.2 TPPMA, CuTPPMA 和ZnTPPMA 的结构讨论
• 3.2.1 TPPMA, CuTPPMA 和ZnTPPMA 的IR 谱图
• 3.2.2 TPPMA, CuTPPMA 和ZnTPPMA 的UV 谱图
• 3.2.3 TPPMA, CuTPPMA 和ZnTPPMA 的FL 谱图
• 3.3 光致变色性质
• 3.3.1 在溶液中的光致变色反应
• 3.3.2 在PVB 膜中的光致变色反应
• 3.3.3 不同介质对化合物光致变色性能的影响
• 结论与展望
• 参考文献
• 附图
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件