摘要: 本论文围绕有机功能分子苝四甲酰二亚胺这一母体化合物，基于有机超分子体系的设计、合成、性质研究以及有机功能聚合物的构建开展了以下几个方面的研究工作： 1.合成了吡啶修饰的花四甲酰二亚胺化合物，利用吡啶单元与金纳米粒子的络和作用得到超... 展开 本论文围绕有机功能分子苝四甲酰二亚胺这一母体化合物，基于有机超分子体系的设计、合成、性质研究以及有机功能聚合物的构建开展了以下几个方面的研究工作： 1.合成了吡啶修饰的花四甲酰二亚胺化合物，利用吡啶单元与金纳米粒子的络和作用得到超分子体系。在体系中加入金属离子时，如果金属离子可以与吡啶形成更为稳定的络合物，苝酰胺分子会被选择性从超分子体中释放，自由的花酰胺分子的荧光因此恢复。利用不同金属离子对超分子荧光响应的差异性，对金属离子进行了检测。检测结果表明，该体系对二价铜离子具有良好的选择性。 2.深入第一部分的工作，拓展在水相领域的应用。设计合成了四个吡啶修饰的水溶性苝酰胺衍生物，与金纳米粒子组装，得到超分子体体系。通常含有巯基的氨基酸或者蛋白质分子，例如还原型谷胱酐肽分子，可以依靠更加稳定的巯基-金纳米粒子作用，形成新的超分子体，释放出苝酰胺分子。但是含有双硫键的氧化型谷胱甘肽分子由于位阻原因，短时间内不能取代苝酰胺分子。因此利用氧化型和还原型谷胱甘肽对超分子荧光响应的差异性，研究在谷胱甘肽还原酶存在下，二者的氧化还原的过程。 3.将十二胺基链引入花酰胺母体的主链位置，合成得到水溶性苝酰胺衍生物。通过控制组装条件(酸性环境，浓度，组装方法)，研究苝酰胺分子的生长机理以及形貌控制。同时，通过共聚焦显微技术对不同纳米结构的聚集态的的荧光性质进行了研究。 4.将三个三联吡啶分子引入同一个硅核分子中，得到三联吡啶修饰的硅核化合物，研究其与不同金属组装得到的超分子体系的形貌和性质。该化合物具有三个特点，具有“三齿”配体结构，这种结构的化合物已经被证明有可能构建得到手性分子；三联吡啶与金属的配位键强度大，配合物稳定；三个三联吡啶分子的空间位阻效应明显，有利于配合物仅沿着一个或者两个方向生长。手性测试表明，配体与大量的银离子自组装得到的超分子是具有手性的。扫描电镜、透射电镜以及原子力显微照片证明此超分子具有螺旋结构。通过分子动力学模拟计算，证明三联吡啶分子与银离子的配位键存在一定扭曲，正是这种扭曲导致了分子的螺旋和手性。 由于苝四甲酰二亚胺类物质在可见区域的良好吸收，高的荧光量子产率以及良好的热稳定性、化学稳定性，在第二部分内容中，构建了一系列的聚合物大分子，初步研究它们作为光电材料、太阳能电池材料的特性和应用。 5.合成酚氧基取代的苝四甲酰二亚胺衍生物，与卟啉衍生物分别作为电子受体和给体共价连接，得到卟啉-苝四甲酰二亚胺共聚物。通过核磁，质谱，红外证实了聚合物的结构。苝二酰亚胺与卟啉在吸收光谱上的互补性使该体系在400-650 nm范围内有很强的吸收，光电流测试表明聚合物体系可以产生稳定的阳极光电流。 6.分别将联苯、蒽分子引入苝酰胺母体侧链，得到两种苝四甲酰二亚胺与苯环，蒽环的共轭聚合物。一方面扩大分子共轭程度，另一方面利用苯环的空间位阻抑制了苝酰胺母体分子间的π-π堆积，得到了发红色光的聚合物。 7.合成了一系列寡聚乙炔分子，分别与苝酰胺共聚得到了一系列苝四甲酰二亚胺-寡聚苯并乙炔聚合物。研究该系列大分子的光学、电化学以及光电性质。研究结果表明通过调控苯乙炔分子功能基团的个数，可以得到光学，电化学，光电性质可调控的系列聚合物。 收起