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《南京航空航天大学》 2014年
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含酚类衍生物的三枝BODIPY荧光化合物的合成及其光物理性能

陈光  
【摘要】:众多荧光染料中,BODIPY(氟硼二吡咯)类结构在近20年得到了迅速发展。它具有多种优异的性质,如:稳定的光谱性质、较高的荧光量子产率等优点。本文在三聚氯氰上通过亲核取代引入了不同酚类基团,合成了5个中间体及相应的新型F-BODIPY类三枝荧光化合物,测定了其光谱性质。本文合成的这10个化合物都通过质谱、核磁和红外进行了表征分析,均未见文献报道。为了从微观上探讨光诱导电子转移机理(PET),并且从原理上阐明受体部分的取代基团对几何构型和光诱导电子转移(PET)效应影响的规律。本文还应用密度泛函理论(DFT)及含时密度泛函方法(TD-DFT),在B3LYP/6-31G(d)水平上对合成的一系列荧光染料进行了基态及激发态计算。首先,探讨了合成5个中间体的反应顺序、反应温度、物质的配比、反应时间等,得到了较好的反应路线:(1)中间体X-b的合成中选择DIEA作缚酸剂较为理想,取代三聚氯氰的顺序:先用苯酚取代,再用对羟基苯甲醛取代,得到二取代物a;在此基础上用酚类衍生物取代第三个氯,得到中间体X-b。(2)对中间体X-b和荧光化合物的后处理过程进行了优化,探索出合适的洗脱剂及纯化方法。其次,测定了5种荧光化合物的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱,结果表明:(1)不同的荧光化合物在同种溶剂中的最大吸收波长相同。三聚氯氰上引入不同结构的酚类衍生物,对荧光化合物的最大发射波长的影响不大。(2)荧光化合物5荧光量子产率为20.30%,比同系列化合物下降近20%,表明其发生了PET过程,达到了本文的预期。最后,对合成的荧光染料计算结果表明:(1)基态时这些染料分子的HOMO,LUMO主要分布在BODIPY荧光团的π,π*轨道上,没有发生明显电子转移的现象。(2)分子在激发态时发生了由BODIPY母体核向受体部分的光诱导电子转移现象,属于氧化型分子内光诱导电子转移效应,这会导致荧光量子产率降低,与实验结果相符。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TQ617.3

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