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因其在光电等性质方面展现了特殊的应用前景,分子机器倍受科学家的青睐。然而,由于分子机器的合成难度较大,内部运动难以驾驭,其进展曾经十分缓慢。近些年,随着合成检测技术的发展,分子机器的研究有了长足的进步。目前,人们已经合成出了能够用紫外光照来控制转动的分子机器,并建立了通过晶体堆积和氢键等方式调控分子机器的转动活化能的方法。另一方面,质子转移现象作为氢键中强烈被氢键强度所控制的性质,在导电、铁电和生物学上具有重要作用,多年来一直受到科学家的关注。但是,如何利用化合物结构调控氢键的强度,进而实现调控质子转移的能力和调控分子机器的转动仍然是急需研究解决的难题。 本论文以上述内容为研究背景,以具有简单结构的分子陀螺为研究对象,主要开展了以下两个方面的工作: 1)设计并合成了三种取代基不同的化合物1,l-(2-氟-1,4-苯基)双(3,3-二苯基丙-1-炔-3-醇)(1a)、l,1-(2-氨基-l,4-苯基)双(3,3-二苯基丙-1-炔-3-醇)(1b)和1,l-(2-氨基-5-硝基-l,4-苯基)双(3,3-二苯基丙-1-炔-3-醇)(lc)。通过变温介电光谱测试了化合物中转子的转动情况,并分别计算了la和lb化合物转子转动的活化能等参数,揭示了利用转子上极性基团与周围环境的氢键对分子陀螺的转动活化能的影响来合成转动可控的分子陀螺的方法。 2)以化合物lb和化合物1,1-(2-氨基-1,4-苯基)双(3-苯乙基-5-苯基戊-1-炔-3-醇)2b为研究对象,通过测试其低温介电弛豫性质来表征其质子转移行为,并结合对活化能的计算和晶体结构的差异,说明通过修饰分子陀螺的结构能够改变其分子间的氢键强度,进而调控氢键质子转移过程的能垒。