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博士学位论文




含光致变色结构的金属化合物与大环化合物
的合成及性质研究


论文作者: 尹军
指导教师: 刘盛华
专业名称: 有机化学
研究方向: 金属有机化学



华中师范大学农药与化学生物学教育部重点实验室
2007 年 5 月
Dissertation

Studies on Synthesis and Properties of Metallic
Compounds and Macrocycles with Photochromic Units




By
Yin Jun
Supervisor: Liu Sheng Hua
Specialty: Organic Chemistry
Research Area: Organometallic Chemistry




Key Laboratory of Pesticide and Chemical Biology
Ministry of Education, Central China Normal University
May 2007
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日期: 年月日日期: 年月日
中文摘要
随着近年来信息科学与相关技术的飞速发展,对计算机微处理系统提出了更高的要求。人
们为了突破集成电路的物理极限和工艺极限,寻求在分子水平上设计和制作具有特定功能的超
微型分子电子器件,如分子导线、分子开关、分子整流器和分子存储器等。因而有关分子电子
器件的研究,成为交叉于化学和材料科学的国际前沿课题和热点领域。
具有光致变色性质的信息存储材料是组成分子电子器件的基本材料之一。因此探索、发现
和开发具有结构新颖、性质独特的光致变色化合物,具有重要的意义。本文从两种光致变色体
系出发,分别研究了具有偶氮苯和二噻吩基乙烯结构单元的金属有机化合物及大环化合物的合
成、结构和光致变色性质,探索了它们作为分子器件应用前景的可能性。具体研究内容如下:
1、第一章中描述了与光致变色相关的概念,综述了近十年来偶氮体系和二噻吩基乙烯体系
中金属化合物及多光致变色单元的研究进展。提出了在这两个体系中引入 C-M 键以及在二噻吩
基乙烯体系中合成光控形状可调的大环化合物的工作设想;
2、第二章中以双炔取代的偶氮苯为母体结构,通过金属钌试剂的插入反应首次将 C-M σ
键引入到偶氮苯结构中,合成了 6 个具有σ,σ-偶氮苯桥链的双金属化合物。通过 NMR、X-ray
以及元素分析等表征了它们的结构,重点讨论了化合物在光控条件下的电子离域性、光异构化
性质及开关行为。光异构化结果表明金属化合物具有较好的光致变色性质;电化学结果证实偶
氮苯桥链两端的金属之间存在相互作用;
3、第三章中以甲酰基取代的二噻吩基乙烯化合物为原料,通过 Wittig 反应和羟醛缩合反
应将二茂铁引入到二噻吩基乙烯体系中,合成了 6 个具有二茂铁结构单元的二噻吩基乙烯化合
物;以双炔取代的二噻吩基乙烯化合物为原料,分别合成了 1 个具有 C-M 键的双金化合物和 2
个双金属钌化合物。通过 NMR、X-ray 以及元素分析等表征了它们的结构,重点讨论了化合物
在光控条件下的光致变色性质和热稳定性。结果表明在二噻吩基乙烯体系中引入二茂铁有利于
提高开环体与闭环体的热稳定性,紫外-