偶氮苯桥联的环状BODIPY低聚物及其卟啉杂化体的合成与性能研究

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二吡咯烯低聚物由于其能够为金属离子和有机分子提供结合位点,而受到广泛关注。其中二吡咯的硼络合物(BODIPY)是研究最多的二吡咯络合物之一。BODIPY在可见光区域具有很强的吸收及荧光量子效应,同时其具有较高的化学稳定性以及相对长的激发态寿命,使得其在荧光传感器、染料敏化太阳能电池等领域受到广泛的研究。同时卟啉是研究最广泛的含氮类大环芳香族化合物,由于其在紫外波长区间有优良的吸收和发射性能,使得其在化学传感器、太阳能电池、光捕获材料等领域中备受关注。然而,卟啉单体在450nm-550nm波长区间吸收较弱,导致其进一步的应用受到限制。BODIPY在此波长区间有良好的吸收,恰好弥补了卟啉在此波长区间吸收的不足。其次,偶氮苯及其衍生物在光响应共轭分子领域有潜在的应用。偶氮苯的引入,有望使得卟啉和BODIPY的性能和功能更加的多元化。本论文主要运用Suzuki偶联反应、硼化反应、缩合反应、脱氢氧化反应、氟硼络合反应与金属化反应来构建一系列偶氮苯桥连的环状BODIPY及其卟啉杂化体。通过核磁共振氢谱等方法表征了这些化合物的结构,并通过单晶衍射分析进一步确定了部分化合物的结构。通过Uv-vis吸收光谱研究了其光物理性能。本论文主要包含以下几方面:(1)在文献的基础上,以间溴苯胺为原料,合成了间溴偶氮苯,并通过Ir催化的硼化反应合成了吡咯、二吡咯的<硼化物。以间溴偶氮苯和吡咯、二吡咯的α硼化物为底物,通过Pd催化的Suzuki偶联反应,合成了一系列中间体5、6、和7。中间体先进行TFA催化的缩合反应,然后经四氯苯醌、DDQ等氧化剂氧化脱氢合成了偶氮苯桥连的二吡咯低聚物8和9以及带有醛基的13。13与7b首先进行TFA催化的缩合反应,再通过氟硼化反应合成了偶氮苯桥连的二吡咯低聚物14。这些化合物结构都通过核磁共振氢谱表征,部分化合物通过MALDI-TOF质谱表征,并且运用单晶衍射分析进一步确认了部分化合物的结构。并通过紫外吸收光谱荧光发射光谱研究了部分化合物的光物理性能。(2)通过合成了多种卟啉单体的溴代物及其硼化物。中间体5、7a、7b和7c,在TFA的催化下与对溴苯甲醛发生缩合反应合成带有对溴苯基的中间体21和25。21在Pd催化下合成硼化物22。以各种卟啉单体的溴代物硼化物和21、22和25等中间体,利用Pd催化的Suzuki偶联反应及氟硼化反应,合成了一系列偶氮苯桥连的BODIPY低聚物的卟啉杂化体。这些化合物都通过核磁共振氢谱鉴定了其结构,部分化合物通过MALDI-TOF质谱表征,并且运用单晶衍射分析进一步确认了部分化合物的结构。并通过紫外吸收光谱研究了其光物理性能,发现卟啉杂化体与卟啉单体相比有更加宽的吸收范围,在光捕获材料中有潜在的应用。
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