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本论文主要研究了溶液中卤键的特征及其对双荧光分子DMABN荧光现象的影响。
第一章前言
简述了卤键的发展历史,卤键定义及其特征,介绍了卤键在化学、生物、药物和材料科学等领域的应用。
第二章正交的C-Br…卤阴离子…H-C卤键-氢键相互作用的光谱学和计算研究。选取四溴化碳这种典型而且结构简单的含卤分子作为卤键供体,正丁基卤化铵作为卤键受体,溶剂方面选取了不同介电常数,含卤或不含卤的溶剂CH3CN(介电常数37.5),CH2Cl2(10.4),CHCl3(4.9)。紫外可见光谱和红外光谱证实了四溴化碳、卤阴离子、溶剂之间形成的卤键、氢键共用同一电子供体的C-Br…X-…H-C模型。根据紫外光谱数据计算得到的电子耦合元说明电荷转移是本体系中卤键形成的主要因素。理论计算给出了C-Br…X-…H-C模式复合物的几何结构、作用能量以及它们之间的正交相关性。实验以及理论数据都显示本体系的卤键稳定性随溶剂的介电常数增大而增加。
第三章卤代溶剂对DMABN双荧光影响的本质:氢键或卤键?N,N-二甲基氨苯甲腈(DMABN)是典型的双荧光分子,从基态(locally excited state,LE)到分子内扭转电荷转移态(twisted intramolecular charge transfer state,TICT)之间的转换受到溶剂性质的影响。通过1HNMR,13CNMR和荧光数据证实了DMABN受到与溶剂形成的卤键和氢键作用的影响。并提出了最可能的作用模式:在基态,卤素原子的σ-穴(σh)与苯环的高电荷密度部分以及cyano-N发生卤键合作用,而在垂直于C-X键轴方向的卤素的富电子部分与氨-Nδ+发生静电作用;在激发态,由于电荷的完全分离,加剧了上述作用途径。
第四章四溴化碳和二碘代全氟己烷对DMABN双荧光猝灭机理的探讨。重原子效应和专属的卤键或氢键的竞争使DMABN分子的TICT荧光强度在含卤溶剂中降低得比LE慢,而在不含卤溶剂中降低得比LE快。在极性溶剂中DMABN与四溴化碳或二碘全氟己烷形成的卤键对TICT态的荧光影响更大。基于溶剂微观的模型反应参数与TICT比LE对猝灭剂浓度作图所得直线斜率的相关性可以将溶剂分为三类,即醇组(包括甲醇、乙醇和正丁醇)-强氢键作用组、乙醚组(包括乙醚,乙酸乙酯,甲酸甲酯,DMF和乙腈)-非或弱氢键作用组和卤组(氯仿和二氯甲烷)-弱氢键弱卤键作用组。在非卤溶剂中,CBr4或二碘全氟己烷与DMABN卤键为主要因素;而在含卤溶剂中,重原子效应为主要因素。