蒽醌分子线质子耦合电子结构环化行为的研究

基本信息
批准号:21573086
项目类别:面上项目
资助金额:66.00
负责人:金山
学科分类:
依托单位:华中师范大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:赵刘斌,刘斌,裴林奇,颜凤,席彦风,钱淑丽,刘旭,刘文霞
关键词:
分子线自组装电化学表面增强拉曼光谱苯乙炔基蒽醌质子耦合电子转移
结项摘要

The coupled transfer of electrons and protons underlies a wide range of biological and chemical processes, including natural and artificial systems. Proton-coupled electron transfer (PCET) reactions play an essential role in photosynthesis and respiration, as well as in energy conversion and storage, depollution processes and design of new and performing catalytic molecular machineries.. Quinone species are widely found in living organism and are attractive for the preparation of molecular devices and switches. In particular, quinone derivatives are important to understand the coupling of proton and electron transfer which are at the core of numerous natural and artificial systems in chemistry and biology. Aim to understand the coupling of proton and electron transfer, a novel series of anthraquinone-based molecular wires with multidentate anchor groups will be synthesized and characterization. Electrochemical surface-enhanced Raman spectroscopy (EC-SERS), combined with cyclic voltammetry, and the density functional theoretical (DFT) method will be used to investigate self-assembledmonolayer (SAM) adsorption and reduction processes of anthraquinone derivatives in buffered, unbuffered aqueous solution and ionic liquids. The mechanism of the proton coupled electron transfer cyclization reaction of 1-anthraquinone molecule will be studied. The single-molecular conductivity of 1-anthraquinone molecular wires with different structures will be measured in different medium by the STM break junction (STM-BJ) technique and the effect of the proton coupled electron transfer cyclization on the electron transmission will also be elucidated. The result of this study will not only help to understand the proton coupled electron transfer mechanism in organism but also important to the molecule self-assembly, the energy storage and transfer, designing new catalyst and developing the synthetic method for the polyaromatic hydrocarbon.

醌类在化学和生命过程中广泛存在,是研究生物体内质子耦合电子转移(PCET)的理想模型化合物。目前的研究主要集中在结构简单的苯醌类,而对质子耦合电子转移同时伴随结构可逆“关/开”环化的醌类研究未见报道。我们前期的研究表明,此类醌类不仅具有可逆结合/释放质子和电子的特性,可能还具有更好的储能容量和开关能力。本项目设计、合成一系列结构新颖、具有多“齿”锚定基团、C=C或C≡C联接的蒽醌分子线;利用常规电化学、SERS技术和DFT理论计算相结合,考察蒽醌分子在金电极表面的自组装行为,在缓冲、非缓冲水溶液和非水体系中的电化学反应机理,揭示1-蒽醌分子质子耦合电子转移成环反应机理;利用STM裂结技术,测量不同构型的1-蒽醌分子线的单分子电导,揭示质子耦合电子转移成环对其电子输运行为和开关能力的影响。我们的研究不仅丰富了PCET机理的研究,对分子自组装、能源储存和转化和设计新型分子催化剂都具有参考价值。

项目摘要

本项目设计、合成一系列结构新颖、具有多“齿”锚定基团、C=C或C≡C联接的蒽醌分子线;利用常规电化学、SERS技术和DFT理论计算相结合,考察蒽醌分子在金电极表面的自组装行为,在缓冲、非缓冲水溶液和非水体系中的电化学反应机理,揭示1-蒽醌分子质子耦合电子转移成环反应机理;利用STM裂结技术,测量不同构型的1-蒽醌分子线的单分子电导,揭示质子耦合电子转移成环对其电子输运行为和开关能力的影响。我们的研究不仅丰富了PCET机理的研究,对分子自组装、能源储存和转化和设计新型分子催化剂都具有参考价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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