由氢键构筑、调控的萘二酰亚胺衍生物聚集体的结构及性质研究
超分子化学是“超越了分子概念的化学”，即通过非共价键相互作用而形成的复杂有序并且具有特定功能的分子聚集体的化学。形成超分子聚集体所需的超分子作用力包括范德华力、氢键作用、亲水疏水作用、π-π堆积以及电荷转移等非共价键作用力。超分子聚集体具有不同于单分子的特有性质，被广泛用于各种功能材料和分子器件的制备。在不同外界刺激的作用下，像温度，光照，酸碱性，氧化还原剂等，聚集体的颜色，形貌结构，手性，紫外可见吸收、荧光发射等物理化学性质可能也会随之改变，对外界刺激表现出一定的响应性，从而达到了通过外界刺激对聚集体的结构和功能进行调控的目的。 萘二酰亚胺衍生物是一种重要的光电功能材料，同时也是一类重要的超分子聚集体构筑单元。萘二酰亚胺衍生物具有较大的π共轭体系，良好的分子共平面性，以及分子结构易裁剪性，作为有机半导体材料和发光材料引起广泛关注;同时，作为聚集体构筑基元，通过氢键、π-π堆积等分子间弱的相互作用，可实现超分子聚集体结构的可控构筑和调控，在构筑功能聚集体材料领域有着非常重要的研究和应用价值。本论文工作以萘二酰亚胺为骨架分子和聚集体的主要构筑单元，通过对分子结构的设计、修饰，实现了分子水平发光性质的调控，及聚集体形貌、结构的可控构筑，并进一步研究了聚集体的结构和功能对外界刺激（加入还原剂，改变pH值、光辐照等）的响应性，鉴于该化合物及其聚集体优异的光学性质，可用作荧光探针和光学活性聚集体材料的制备。 本论文分为三章，包括以下内容: 第一章，绪论:介绍本课题的研究背景和研究意义。概述超分子化学的研究内容，萘二酰亚胺类衍生物、偶氮类化合物的基本性质、合成方法等相关内容。 第二章，一维纳米聚集体结构的构筑及其发光性质的调控:设计合成了一例偶氮苯取代的萘二酰亚胺衍生物。在π-π堆积、氢键等超分子作用力的协同作用下，该分子自组装得到尺度均匀，长度可达数十微米的纳米带状超分子聚集体。为探究该聚集体结构对外界刺激的响应性，向其中加入了一定浓度的具有强碱性和强还原性的肼，发现聚集体的形貌结构发生了很大变化，由原先均匀的带状结构变成了大小不一、形状不规则的囊泡状结构。让人惊喜的是，在肼的作用下，聚集体荧光大大增强，在紫外光的照射下能观察到明亮的黄绿色荧光。我们通过一系列的对比实验探究了该萘二酰亚胺衍生物和水合肼的相互作用过程以及肼诱导的分子、聚集体荧光增强的相关机理。最后，通过研究该萘二酰亚胺衍生物聚集体对水合肼的选择性和灵敏度，证明了其作为荧光探针在水合肼检测方面具有非常重要的应用价值。 第三章，非手性分子到手性聚集体的可控构筑及其手性调控:设计合成了一系列具有相似分子结构的羧酸取代萘二酰亚胺衍生物。通过与三聚氰胺之间强烈的多重氢键以及π-π堆积等超分子作用力，成功构筑了螺旋形超分子聚集体结构，实现了分子的非手性到超分子的手性对称性破缺过程。研究了分子结构与手性聚集体结构形成的关系，为揭示自然界超分子手性的形成提供了研究模型，为制备手性超分子聚集体材料提供了一种重要的思路和方法。
超分子聚集体;萘二酰亚胺;氢键;荧光性质;手性化合物
山东大学
硕士
无机化学
孙绚
2015
中文
TQ225.262;O631.13
86
2015-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）