卟啉衍生物的合成及其组装

摘要在近代化学的新兴学科超分子化学中，近年来，卟啉衍生物的组装是研究的一个热点。本论文以邻硝基苯甲醛为原料合成制备了α,α,α,α-H2TamPP，并引入四条含有18个碳原子的烷基长链，通过核磁共振氢谱、碳谱，高分辨质谱等表征确认了其结构。卟啉是一种平面共轭结构，可以利用它设计、制备一些超分子组装结构，我们研究了所合成的卟啉衍生物在不同溶剂中通过氢键、π-π堆积、疏水作用力等非共价键作用下驱动的自组装行为，并通过透射电子显微镜研究了所形成组装体的一些形貌。这些组装体的形貌受到溶剂、浓度等条件的影响。48349
毕业论文关键词：超分子化学；卟啉衍生物；自组装
Abstract Supramolecular chemistry is the emerging discipline of modern chemistry, and self-assembly of porphyrin derivatives is the recent hot research field. In this thesis, we synthesized α,α,α,α-H2TamPP from 2-nitobenzaldehyde, and then introduced four 18-carbon alkyl chains to form a new porphyrin derivative, which was characterized by 1H NMR, 13C NMR and HRMS. Porphyrin can be designed and prepared to construct supramolecular self-assemblies, owing to its planar conjugated structure. We studied the self-assembly behavior of the synthesized porphyrin derivative, driven by the non-covalent forces such as hydrogen-bonding, π-π stacking, hydrophobic forces. These self-assembles varies from each other as the concentration and solvent used are different.
Keyword: supramolecular chemistry; porphyrin derivatives; self-assembly

目    录
1 前言    4
1.2 卟啉衍生物简介    5
1.3 论文设计的目的    6
2 研究方案    6
2.1 研究内容    6
2.2 “栅栏型”卟啉衍生物的合成    7
3 实验部分    8
3.1 实验仪器    8
3.2 实验材料和试剂    8
3.3基于α,α,α,α-H2TamPP 衍生物的合成    8
3.4基于α,α,α,α-H2TamPP 衍生物的自组装    10
4 结果与讨论    13
5 应用与展望    13
参考文献    15
致谢    17
1 前言
1.1 研究背景
在化学领域，以共价键相互结合的分子的性质、结构、合成和变换规律的研究是人们熟知的。而以J. M. Lehn为代表的学者所开辟的超分子化学领域则成为化学发展的另一个全新的领域。所谓的超分子需要两种或两种以上分子与分子间相互依靠的作用结合在一起，组成复杂但有组织的聚集体，而且能够保持一定的完整性，让超分子在具有明确的微观结构的同时，也相应地具有一定明确的宏观特性[1]。
在近年来的超分子化学研究领域，利用具有一定特征的两亲分子通过金属离子的配位键、π-π堆积作用、静电作用、疏水作用和氢键等非共价键作用力，进行自组装构成具有一定特性且复杂的超分子结构[2]，成为这一领域的研究热点。在过去十几年里，在水介质中，通过结构独特的两亲分子自组装形成如碳纳米管[3]、纳米环[4]、纤维[5]、胶束和双层囊泡[6]等结构迷人新颖的组装体的相关报道层出不穷[7]。更有新研究发现，一些具有芳香性共轭特性的两亲体系可以通过π-π堆积等方法自组装获得一些形体各异的超分子结构[8]。2013年，Lee等人[9]设计、合成了一种新型的具有大芳香性共轭基团的两亲分子，并在客体晕苯的触发下制备了一种平面超分子聚合物（Figure 1）。他们合成的这种两亲分子可以通过面对面的π-π堆积作用形成二聚体胶束，然后这些二聚体胶束通过疏水作用横向生长形成二维聚合物结构[10]。这种二维的超分子聚合物是一种通过芳香性堆积分子自组装形成的动态结构，在外界条件刺激下其形状和宏观性质会发生相应的改变：加入客体晕苯前其组装形成的二维堆积结构较松散，而加入晕苯后卟啉衍生物组装形成堆积得更加致密的超分子聚合物。卟啉衍生物的合成及其组装:http://www.youerw.com/yixue/lunwen_50921.html