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基于Groebke-Blackburn-Bienaymé反应的功能咪唑并[1,2-a]吡啶衍生物及聚合物合成认领

作者：

陈婷婷

学位授予单位：

华南理工大学

摘要：

杂环化合物在医药、农业和工业中均有着广泛的应用。其中稠杂环化合物因其稳定的π共轭体系,常常作为荧光材料,广泛应用于染料、光电材料、荧光探针、荧光传感器等方面。咪唑并[1,2-a]吡啶作为一类重要的稠杂环化合物,是许多生物活性分子和药物中间体的核心骨架,可通过杂环脒、醛和异腈参与的Groebke-Blackburn-Bienaymé反应（GBB反应）进行构筑。而含有咪唑并[1,2-a]吡啶稠杂环的高分子材料目前鲜有报道,主要是因为缺乏合成方法。鉴于GBB反应稳定高效、条件简单、底物范围广,且可兼容多种官能团等一系列优点,在本论文中,我们基于GBB反应,开发了高效的多组分聚合,并制备了一系列具有独特发光性质的咪唑并[1,2-a]吡啶衍生物和聚合物。在第二章中,我们设计开发了2-氨基吡啶、异腈和醛的新型多组分聚合,制备了主链上含有咪唑并[1,2-a]吡啶芳香稠杂环的聚合物。该多组分聚合无需金属催化剂、反应条件温和、具有高的原子经济性和环境友好性。我们通过聚合条件优化,成功制备了四种含咪唑并[1,2-a]吡啶的聚合物,其分子量可达32 400 g/mol,产率可达98%。这类聚合物具有良好的溶解性、热稳定性和独特的发光性质,在溶液中有较强的荧光,并且可对酸碱进行可逆的荧光响应。该多组分聚合为构筑功能杂环聚合物提供了一种有效的合成方法,在光电材料科学领域具有潜在应用价值。在第三章中,我们通过GBB反应设计合成了5种取代基种类和位置不同的咪唑并[1,2-a]吡啶衍生物,并系统探索了不同的取代基和位置对化合物光物理性质的影响。通过溶剂化效应和聚集效应测试,发现2-（4'-乙氧基苯基）咪唑并[1,2-a]吡啶没有聚集诱导发光（AIE）和激发态分子内质子转移（ESIPT）发光特性,含有酚羟基的2-（2'-羟基苯基）咪唑并[1,2-a]吡啶同时具有AIE和ESIPT性质;当2-酚羟基的邻位为乙氧基时,该化合物仅体现AIE性质,而2-酚羟基的邻位和对位为溴取代基的衍生物仅体现ESIPT性质。在荧光传感方面,2-（4'-乙氧基苯基）咪唑并[1,2-a]吡啶可对酸碱进行可逆的荧光响应,而含有酚羟基的4种衍生物均没有酸碱响应。通过金属离子的选择性检测,发现这类杂环化合物可对Cu2+实现高选择性的荧光猝灭响应,其检测下限为7.02×10-7 M。本论文基于GBB反应发展了高效便捷的2-氨基吡啶、异腈和醛的新型多组分聚合,成功合成了含有咪唑并[1,2-a]吡啶基元的系列衍生物及聚合物,并探索了它们独特的发光性质及构效关系,有望指导将来的材料设计合成。

摘要译文

关键词：

咪唑并[1,2-a]吡啶; GBB多组分反应; 多组分聚合

学位年度：

2021

学位类型：

硕士

学科专业：

材料科学与工程

导师：

唐本忠

中图分类号：

TQ317[高分子化合物产品]

学科分类号：

070305[高分子化学与物理];080501[材料学];081702[化学工艺];081707[材料化工]

D O I：

10.27151/d.cnki.ghnlu.2021.001854