手性酞菁的設(shè)計、合成、自組裝及非線性光學性質(zhì)研究.pdf

1、酞菁化合物作為新型功能材料，在分子材料、非線性光學材料、液晶材料及催化劑等各領(lǐng)域具有非常大的潛在應(yīng)用價值。近年來，酞菁化合物的有序超分子聚集體及納米尺度組裝成為了功能材料領(lǐng)域的研究熱點。手性化合物的制備，手性信號的放大、存儲及記憶過程，手性超分子的性質(zhì)等也是科學家對手性化合物研究的興趣所在。將手性信號引入到酞菁環(huán)，通過合理設(shè)計分子結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)分子間作用力，使其在超分子水平上成功表達，并且通過自組裝得到形貌可控的有機納米結(jié)構(gòu)材料，對我們來說是

2、一個重大的挑戰(zhàn)。本論文主要設(shè)計、合成了取代基不同的酞菁衍生物及其相應(yīng)的金屬配合物，探討了取代基在酞菁環(huán)的不同位置對酞菁性質(zhì)的影響，自組裝過程中，中心金屬和手性信號的表達、酞菁形貌之間的關(guān)系。這些工作將有利于我們合理設(shè)計分子結(jié)構(gòu)，制備手性、形貌可控的納米材料。本論文的主要內(nèi)容包括:
　　1、取代基位置對酞菁性質(zhì)及中心金屬對聚集體形貌的影響的研究
　　酞菁作為一類大環(huán)化合物，環(huán)內(nèi)有一個空腔，中心腔內(nèi)的兩個氫原子可以被多種元素取代

3、，因此可以引入金屬元素形成金屬配位鍵，從而改變酞菁納米結(jié)構(gòu)的形貌、手性、及維度等。在本章中，我們設(shè)計并成功合成了三種具有光學活性的手性酞菁化合物，它們分別是自由酞菁[(S)-H2Pc(α-OC5H11)4](1)、金屬酞菁鋅酞菁[(S)-ZnPc(α-OC5H11)4](2)以及[(S)-H2Pc(β-OC5H11)4](3)。對著三種化合物進行CD測試時，化合物1和2在電子吸收的Q-帶均表現(xiàn)出了明顯的CD信號然而化合物3在整個電子吸收

4、波長范圍內(nèi)都沒有出現(xiàn)CD信號，這個結(jié)果表明取代基的位置會對手性信號的傳遞和表達。另外，我們還研究了化合物1和2的自組裝行為，形成聚集體之后，化合物1聚集成了納米塊，而化合物2聚集成了螺旋的納米帶，這說明金屬配位鍵的形成對自組裝成的納米結(jié)構(gòu)的形貌和手性也有影響。這將有助于我們對酞菁分子進行合理設(shè)計，并且開發(fā)它們在會納米手性催化劑和分子器件、分子材料等方面的應(yīng)用。
　　2、手性酞菁自組裝納米結(jié)構(gòu)及非線性光學性質(zhì)的研究
　　制備手

5、性和形貌可控的酞菁納米結(jié)構(gòu)材料，是一個重要的課題。在本章中，我們成功設(shè)計并合成了具有光學活性的自由酞菁(S)-H2Pc(1)及其相應(yīng)的金屬酞菁衍生物(S)-CuPc(2)，并且通過紫外(UV)、圓二色譜(CD)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)以及X射線光電子能譜(XPS)等手段，系統(tǒng)的對比研究了這些酞菁衍生物的自組裝性質(zhì)。對它們分別進行自組裝以后，化合物1的聚集成了右手螺旋的螺絲帽似的納米結(jié)構(gòu)，;而化合物2長成了左手螺旋的聚集