卟啉与紫精的离子自组装及其超分子结构研究

来源 :南开大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lajiub1987
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卟啉(Porphyrin)是一类由四个吡咯类亚基的α-碳原子通过次甲基桥(=C-)互联形成的大分子杂环化合物。许多卟啉以离子配合物的形式存在于自然界中,如叶绿素和血红素,在光合作用和氧气运输中具有重要作用。卟啉分子独特的共轭结构、良好的光化学、光物理性质使它在仿生化学、催化、医药、光电材料以及纳米科技等领域都具有广泛的应用。离子自组装(Ionic Self-Assembly)是指通过静电作用将两个完全不同的、带有相反电荷的构筑基元结合在一起形成超分子结构的方法。离子自组装是制备卟啉超分子结构的重要方法,本文采用的离子自组装方法具有明显的优点——操作简单、反应时间短、产率高、绿色无污染。  本论文采用离子自组装的方法,分别以5,10,15-20-四(4-磺酸基苯基)(TPPS)及两种紫精双戊烷基紫精(Bpy-C5)和双十四烷基紫精(Bpy-C14)为原料,制备了两种新型卟啉衍生物。通过核磁共振(1H NMR)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)确定了目标产物的化学组成和结构。利用扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(POM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、X射线衍射仪(XRD)和单晶X射线衍射等表征了卟啉衍生物的自组装超分子结构的形貌、光谱性质和分子堆积结构,并通过实验数据构建了超分子结构的分子模型。  结果表明:(1)卟啉衍生物TPPS-Bpy-C14中卟啉与紫精的摩尔量之比为1∶2,这种衍生物在DMF中可以形成规整的平行四边形片状结构。由单晶X射线衍射可知,超分子结构中卟啉分子与紫精分子存在特殊的分子堆积结构,卟啉分子平行排列,卟啉与紫精在静电作用下交替排列,从而形成规则的片状结构。(2)卟啉衍生物TPPS-Bpy-C5中卟啉与紫精的摩尔量之比为1∶1,卟啉是以质子化形式存在。TPPS-Bpy-C5表现为长的纤维状结构,微纤结构相互交缠形成网络结构。紫外-可见吸收光谱表明TPPS-Bpy-C5中卟啉J-聚集体的存在,结合X-射线衍射光谱,给出了这种纤维结构可能存在的分子堆积结构模型。(3)以铜卟啉和紫精为原料,制备了铜卟啉衍生物CuTPPS-Bpy-C14,这种衍生物也可以形成有序的平行四边形超分子结构。
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