卟啉納米環陣列的設計，合成與性能研究

《卟啉納米環陣列的設計，合成與性能研究》是依託湖南師範大學，由宋建新擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：卟啉納米環陣列的設計，合成與性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：宋建新
• 依託單位：湖南師範大學

項目摘要

具有大π共軛體系的有機分子由於在有機導體材料，非線性光學材料，近紅外材料和分子導線方面的潛在套用而備受關注。卟啉是具有18π電子的四吡咯大環共軛體系，在自然界廣泛存在，如血紅素和葉綠素。卟啉π共軛體系的延伸可通過卟啉的修飾而得以實現，在大π共軛體系的構築方面卟啉是很有發展前途的一類化合物。本研究通過模擬光合作用體系色素分子的結構和排列方式，設計合成系列β,β直接橋連的新型卟啉納米環狀化合物。通過氧化偶聯，進一步合成卟啉納米杯或納米螺帽。通過理論計算和實驗數據相結合探討環狀陣列的大小、構型與光物理性能及分子識別性能之間的關係。總結出其內在規律，為後續研究提供指導。通過本項目的研究可望得到性能優良的光收天線模型化合物，雙光子吸收化合物，近紅外吸收化合物以及新的主體分子。本研究的成功將為卟啉功能材料和納米材料的發展提供新的思路和理論依據。

結題摘要

具有大π共軛體系的有機分子由於在有機導體，非線性光學材料，近紅外材料和分子導線方面的潛在套用二備受關注。卟啉是具有18π電子的四吡咯大環共軛體系，在自然界廣泛存在，如血紅素和葉綠素。卟啉π共軛體系的延伸可通過卟啉的修飾而得以實現，在大π共軛體系的構築方面是很有發展前途的一類化合物。本研究通過模擬光合作用體系色素分子的排列方式，設計合成了系列β，β橋連的新型卟啉納米環狀化合物。1.β，β直接橋聯的三聚體和孿生五聚體，研究結果表明卟啉納米環內卟啉單體間存在強烈的電子相互作用，環記憶體在快速的激發能遷移（Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 11088）;2. β，β直接橋聯的四聚體和孿生七聚體；3.β，β偶氮苯橋連卟啉納米環狀陣列，由於三聚體在光作用下偶氮苯的順反異構，實現納米環空腔大小的調控（Chem. Eur. J. 2015, 15053）; 4. β，β吡咯橋連卟啉納米環狀陣列，相對於其他橋體而言，更加有利於環內激發能遷移，僅次於無橋基連線的卟啉陣列（Chem. Eur. J. 2016, 8801）5. β，β三吡咯橋連的耳墜型卟啉，具有多空腔，能絡合多各金屬離子，具有紅外吸收性能（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 6438， selected as inside cover）; 6. 化學進展邀稿撰寫綜述一篇（Progress in chem. 2015, 641)。研究表明卟啉結構的修飾和卟啉的排列方式都可以極大地改變卟啉的光物理性能，本研究的結果將為新型卟啉功能材料的研究提供新的思路和理論依據。