三明治型咔咯-酞菁配合物分子材料的设计合成及性质研究

三明治型咔咯-酞菁配合物分子中共轭大环配体之间具有较强的π-π相互作用，因而该类配合物有着非常特殊的功能性质和应用前景。本项目的主要内容是多种具有特异分子结构和独特性质的新型三明治型咔咯-酞菁或卟啉稀土配合物的设计合成，优化实验条件，简化提纯步骤，提高配合物产率，拓展咔咯配合物的种类和应用范围。而后采用多种光谱及电化学技术对新型配合物的光学、电学及磁学功能性质进行研究，并探讨配合物分子的结构、性质与相应材料性质之间的构效关系。以配合物分子作为构建块，研究该类功能配合物分子在溶液中的组装和自组装性质并探讨组装过程动力学及其机理。总结归纳利用咔咯-酞菁配合物制备不同维度、不同尺寸新型纳米材料的条件与方法，本项目的研究过程拟采用设计合成、表征和性能测试相互结合，循环优化的方法，为设计具有更高性能的新型分子功能材料提供理论基础。

围绕项目的研究目标，开展了以咔咯、卟啉、酞菁为基本结构单元的三明治型咔咯-酞菁/卟啉配合物分子的合成及其性质的研究工作，取得主要研究结果包括：1）获得了产率较高且相对环保的咔咯类化合物的合成方法；设计合成了一系列新颖的带有不同取代基的咔咯、卟啉及其金属配合物，研究了该类化合物的电化学性质、质子/去质子反应和对于氧气还原的催化作用，跟踪了反应过程中光谱的变化，提出了反应的机理，研究发现半波电位和取代基常数之间存在一定的关系，并且具有拉电子基团的配合物比具有给电子基团的配合物对氧气的还原具有更好的催化性能，该部分工作为此类配合物的实际应用提供了理论和实验依据。2）掌握了三明治型咔咯-酞菁稀土配合物的合成技术；设计合成了多种含有不同取代基或不同稀土金属的三明治型咔咯酞菁稀土配合物，在纯化和表征的基础上，初步研究了配合物在溶液中的自组装纳米结构和电化学性质等，研究发现该类配合物表现出优良的电化学特征，这将为拓展咔咯或三明治型稀土酞菁类配合物的种类和应用范围提供重要的基础。