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基于纳米金自组装应用的芳炔硫醚化合物的设计与合成

作　者: 乐渊
导　师: 安德烈
学　校: 湖南大学
专　业: 有机化学
关键词: 纳米团簇 芳炔硫醚化合物 甲硫基功能基 Sonogashira偶联反应
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


“集体现象”是当今科学界最为关注的研究内容之一,在复杂性科学和物质多样性研究中,尺度效应至关重要,简单的纳米粒子和复杂的纳米团簇由于尺度的不同会导致物质性能及其运动规律质的区别。本文设计的多头官能基芳炔硫醚化合物在几何形状、尺度大小以及功能基数目上有明显差异,可以预期,吸着这些功能分子的金属纳米粒子相互接近时,基质表面上不同的分子可能会对粒子的接近方式和粒子的聚集数目起到某种控制作用,从而达到调节纳米团簇形态或尺度的组装效果。在目标分子的设计中,首先要解决的问题是末端功能砌块的设计。本文利用亲核硫试剂甲硫甲基苯基砜与芳香醛发生一锅双消除反应来制备芳炔硫醚末端功能砌块。反应过程中,所有的反应试剂是相继加入反应体系中,中间产物都不需要分离及其他后处理。本文设计并合成了四个新的芳炔硫醚化合物,包括两个Y型结构、一个三角锥型结构和一个V型结构的芳炔硫醚。它们都是具有π共轭体系的刚性结构化合物,但功能基数目、几何形状和尺度大小相异。目标化合物的合成涉及到了重氮化、Sonogashira偶联、亲电取代和保护基的导入与脱去等反应。本文重点对目标化合物的合成路线进行了探讨。所有的目标化合物和一些中间体化合物的结构都经过1H NMR、13C NMR、IR及MS得到了确认。最后,本文重新合成了四个芳炔硫醚化合物和两个芳基硫醚化合物,并将它们作为自组装模板分子和金纳米颗粒进行自组装。通过测定自组装过程中的紫外-可见吸收光谱和表面等离子吸收带的变化,以考察它们形成纳米团簇粒子的速度、团簇粒子间的光学信号等性质。还通过透射电子显微镜(TEM)察看形成的纳米团簇粒子的大小。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-21
  1.1 超分子化学  9-14
    1.1.1 引言  9-10
    1.1.2 超分子化学的研究进展  10-11
    1.1.3 基于纳米金的自组装研究  11-14
  1.2 炔基硫醚类化合物的合成研究  14-16
    1.2.1 取代法  14-15
    1.2.2 消除法  15-16
  1.3 本论文的研究内容及意义  16-20
  1.4 目标分子的设计  20-21
第2章 芳炔硫醚末端功能砌块的一锅法合成  21-34
  2.1 一锅合成法的特点  21-22
  2.2 亲核型硫试剂甲硫甲基苯基砜(MP-S)的合成方法与改进  22-25
    2.2.1 Ogura 合成法  22-23
    2.2.2 Ogura 合成法的改进  23-24
    2.2.3 甲硫甲基苯基砜(MP-S)的结构分析  24-25
  2.3 芳炔硫醚末端功能砌块的设计与合成  25-30
    2.3.1 设计原理  25-26
    2.3.2 结构分析  26-30
  2.4 实验部分  30-34
    2.4.1 实验仪器与试剂  30-31
    2.4.2 合成方法与物理数据  31-34
第3章 多头官能基芳炔硫醚化合物的设计与合成  34-56
  3.1 本章涉及的重要反应  34-37
    3.1.1 重氮化反应  34-35
    3.1.2 Sonogashira 偶联反应  35-36
    3.1.3 形成端基芳炔砌块的反应  36-37
  3.2 目标化合物的合成方法及结果讨论  37-42
    3.2.1 Y 型芳炔硫醚化合物(I)的合成研究  37-40
    3.2.2 Y 型芳炔硫醚化合物(II)的合成研究  40-41
    3.2.3 三角锥型芳炔硫醚化合物的合成研究  41-42
    3.2.4 光学活性芳炔硫醚化合物的合成研究  42
  3.3 目标化合物的结构分析  42-48
  3.4 实验部分  48-56
    3.4.1 实验仪器和实验试剂  48
    3.4.2 合成方法和物理数据  48-56
第4章 芳炔硫醚参与纳米金自组装的行为考察  56-65
  4.1 金纳米颗粒的制备  57
  4.2 芳炔硫醚中硫原子偏移电荷的计算  57
  4.3 紫外-可见吸收光谱的测定  57-60
  4.4 表面等离子吸收带的测定  60-63
  4.5 团簇粒子的形状特征  63-65
结论  65-66
参考文献  66-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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