cu2+诱导的硼二吡咯亚甲基j聚集体的形成研究(附件)【字数：12538】
摘 要摘 要 Jelly和Scheibe首次观察到花菁染料在水溶液中产生的聚集体，吸收峰相对于单分子态发生红移(产生吸收强度很高和很窄的吸收峰)，J-聚集体有趣的光学性质以及它们的应用前景促使科学家开始涉足这一领域，人们开始对各种条件下染料的聚集进行了深入的探索研究，如苝酰亚胺、酞菁和卟啉染料，然而，基于硼-二吡咯亚甲基(BODIPY)染料的J-聚集体的报道极少，经过研究发现发现当存在铜离子时，BODIPY染料在569 nm处会出现相对缺少振动结构的窄而尖的吸收峰，其相对应的单体在497 nm处的吸收峰降低，等色点在515 nm。只有铜离子会使BODIPY染料发生J-聚集，而其它离子不能引发此现象。 本论文主要研究meso含羟基氨基取代的苯环的硼二吡咯亚甲基染料，在水相体系中Cu2+离子诱导下形成J-聚集体的现象。深入研究金属离子、有机溶剂含量、pH值、无机盐等因素对J-聚集体形成的影响。为基于BODIPY荧光染料的J-聚集体的研究提供数据支持。研究表明要形成BODIPY J-聚集体必须满足Cu2+含量和BODIPY必须为1:1，有机溶剂的含量控制在2%，PH控制在7-11范围内，无机盐含量必须大于等于100倍BODIPY浓度等条件时才能形成J-聚集体。关键字J-聚集体，BODIPY，Cu2+，红移Abstract
目录
第一章 绪论 6
1.1 J聚集体 6
1.1.1 J聚集体的概念 6
1.1.2 J聚集体的研究和发展 7
1.1.3 J聚集体的应用举例 11
1.2 关于BODIPY的J聚集体 15
1.2.1 对BODIPY的介绍 15
1.2.2 BODIPY J聚集体的形成 16
1.2.3 BODIPY J聚集体的性质研究 17
1.3 论文的主要内容及设计思路 19
第二章 实验部分 20
2.1 引言 20
2.2 实验药品 20
2.3 实验仪器 21
2.4 样品配制及测试方法 22
第三章 数据分析 23
3.1引言 23
3.2结果和讨论 23
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3.2.1 BODIPY J聚集体形成条件的验证 24
3.2.2 形成J聚集体形成的因素探索 24
3.3 总结 32
总结 33
致 谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1 J聚集体
1.1.1 J聚集体的概念
染料聚集能引起可见光吸收的变化导致其在化工、非线性光学、化学等领域都有重要的影响。Jelly 和Scheibe首先在溶液中观测到菁染料的聚集体, 他们发现随着染料浓度的增加, 菁染料的吸收波峰与单分子态(M 态)相比产生蓝移（聚集体的吸收峰与单分子态相比向短波长方向移动）, 这时产生了双分子聚集体（D态）或者较小的聚集体（H态）;随着浓度的进一步提高，逐渐形成尺寸较大的聚集体（J态),如图1所示，吸收峰相对于单分子态发生红移(聚集体的吸收峰与单分子态相比向长波长方向移动产生吸收强度很高和很窄的吸收峰), 为了纪念Jelly的这一重大发现, 故把吸收峰发生红移的聚集态称为J聚集体。相比之下，聚集体吸收峰相对于单体带向短波长方向移动（蓝移）被称为H聚集体（H表示蓝），并在大多数情况下展现出低或无荧光的现象。通过对这些聚集体在光谱上约100nm的红移的变化观察表明J聚集体的性质已经发生显著改变，对于J聚集体的电子性质的进一步研究表明，激发态的扩展域的相干耦合分子跃迁偶极形成，其作为一个新的系统聚合性能的原型现象论超分子或纳米级。J聚集体的发现成为20世纪30年代染料化学中最重要的里程碑，也是超分子化学萌发。由于染料聚集而产生的可见光吸收光谱的变化在化工、非线性光学、化学等领域都有着重要的影响。J聚集体有趣的光学性质以及它们的应用前景促使越来越多的科学家开始涉足这一领域。人们开始对各种条件下染料的聚集进行了深入的探索研究，如苝酰亚胺、酞菁和卟啉染料，然而，基于硼二吡咯亚甲基(BODIPY)染料的J聚集体的报道极少，经过研究发现发现当存在铜离子时，BODIPY染料在569 nm处会出现相对缺少振动结构的窄而尖的吸收峰，其相对应的单体在497 nm处的吸收峰降低，等色点在515 nm。只有铜离子会使BODIPY染料发生J聚集，而其它离子不能引发此现象。
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1.1.2 J聚集体的研究和发展
在过去的几十年中对花青染料J聚集体结构和形态学的说明是一个非常活跃的研究领域。在这方面的研究最彻底的花青染料是pseudoisocyanine（简称PIC;参见图2）。因此，我们选择这个花青染料作为一个典型的例子来说明J聚集体的结构和形态学方面的探索是如何发展的。最初我们是由吸收和荧光光谱法研究的PIC染料的聚集体结构。在1938年，Scheibe和Kandler已经对PIC氯化物溶液进行各项性质测量并得出结论：发现长聚集体的存在。他们提出聚集体具有硬币（Geldrollen）状结构，其中单体的长轴垂直于聚集方向。对于聚集过程，Scheibe提出二聚体的可逆的形成和其随后转化到更高的聚集体是与二聚体平衡的。Scheibe等还分析了荧光猝灭实验聚集体的长度，通过使用1,2二羟基苯（邻苯二酚）作为猝灭剂，结果发现这取决于染料分子的浓度一猝灭剂分子，需要以猝灭103106的荧光PIC染料分子。这一发现是在经含有高达百万染料分子可逆聚集形成的PIC分子的延伸链的角度来说明。在这些链中，激发能量在任何位置被吸收并直至猝灭剂分子被转移到任何其它位置。因此，Scheibe等人提出在一种能量转移的聚集超过数千染料分子应该是可能的。同时也得出结论，体长度随着染料浓度增加而增长，因此需要较少的淬灭分子降低更浓溶液的荧光。 PIC的染料J聚集体被Scheibe等人发现，后来这个发现也称为共轭聚合物或被称为“超猝灭”为其他染料聚集体的发现提供了参考。
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图2 PIC的结构及其在水中形成J聚集体的紫外吸收光谱图
Scheibe和Kandler的流线二色性实验表明PIC J聚集体在572 nm处的尖锐的吸收带是平行于偏振光聚合轴。根据这个结果Frster于1946年得出结论，在聚合的单体不垂直它们长轴线总方向但平行（倾斜）聚集的总方向。此外Scheibe还提出单体螺旋设置的相对于总轴线，这反过来又会导致旋光组件。（如图3）
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图3根据Frster的PIC骨料模型示意图所示的分子平面的倾斜的总方向和螺旋排列
灰色的双箭头表示跃迁偶极矩
目录
第一章 绪论 6
1.1 J聚集体 6
1.1.1 J聚集体的概念 6
1.1.2 J聚集体的研究和发展 7
1.1.3 J聚集体的应用举例 11
1.2 关于BODIPY的J聚集体 15
1.2.1 对BODIPY的介绍 15
1.2.2 BODIPY J聚集体的形成 16
1.2.3 BODIPY J聚集体的性质研究 17
1.3 论文的主要内容及设计思路 19
第二章 实验部分 20
2.1 引言 20
2.2 实验药品 20
2.3 实验仪器 21
2.4 样品配制及测试方法 22
第三章 数据分析 23
3.1引言 23
3.2结果和讨论 23
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3.2.1 BODIPY J聚集体形成条件的验证 24
3.2.2 形成J聚集体形成的因素探索 24
3.3 总结 32
总结 33
致 谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1 J聚集体
1.1.1 J聚集体的概念
染料聚集能引起可见光吸收的变化导致其在化工、非线性光学、化学等领域都有重要的影响。Jelly 和Scheibe首先在溶液中观测到菁染料的聚集体, 他们发现随着染料浓度的增加, 菁染料的吸收波峰与单分子态(M 态)相比产生蓝移（聚集体的吸收峰与单分子态相比向短波长方向移动）, 这时产生了双分子聚集体（D态）或者较小的聚集体（H态）;随着浓度的进一步提高，逐渐形成尺寸较大的聚集体（J态),如图1所示，吸收峰相对于单分子态发生红移(聚集体的吸收峰与单分子态相比向长波长方向移动产生吸收强度很高和很窄的吸收峰), 为了纪念Jelly的这一重大发现, 故把吸收峰发生红移的聚集态称为J聚集体。相比之下，聚集体吸收峰相对于单体带向短波长方向移动（蓝移）被称为H聚集体（H表示蓝），并在大多数情况下展现出低或无荧光的现象。通过对这些聚集体在光谱上约100nm的红移的变化观察表明J聚集体的性质已经发生显著改变，对于J聚集体的电子性质的进一步研究表明，激发态的扩展域的相干耦合分子跃迁偶极形成，其作为一个新的系统聚合性能的原型现象论超分子或纳米级。J聚集体的发现成为20世纪30年代染料化学中最重要的里程碑，也是超分子化学萌发。由于染料聚集而产生的可见光吸收光谱的变化在化工、非线性光学、化学等领域都有着重要的影响。J聚集体有趣的光学性质以及它们的应用前景促使越来越多的科学家开始涉足这一领域。人们开始对各种条件下染料的聚集进行了深入的探索研究，如苝酰亚胺、酞菁和卟啉染料，然而，基于硼二吡咯亚甲基(BODIPY)染料的J聚集体的报道极少，经过研究发现发现当存在铜离子时，BODIPY染料在569 nm处会出现相对缺少振动结构的窄而尖的吸收峰，其相对应的单体在497 nm处的吸收峰降低，等色点在515 nm。只有铜离子会使BODIPY染料发生J聚集，而其它离子不能引发此现象。
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1.1.2 J聚集体的研究和发展
在过去的几十年中对花青染料J聚集体结构和形态学的说明是一个非常活跃的研究领域。在这方面的研究最彻底的花青染料是pseudoisocyanine（简称PIC;参见图2）。因此，我们选择这个花青染料作为一个典型的例子来说明J聚集体的结构和形态学方面的探索是如何发展的。最初我们是由吸收和荧光光谱法研究的PIC染料的聚集体结构。在1938年，Scheibe和Kandler已经对PIC氯化物溶液进行各项性质测量并得出结论：发现长聚集体的存在。他们提出聚集体具有硬币（Geldrollen）状结构，其中单体的长轴垂直于聚集方向。对于聚集过程，Scheibe提出二聚体的可逆的形成和其随后转化到更高的聚集体是与二聚体平衡的。Scheibe等还分析了荧光猝灭实验聚集体的长度，通过使用1,2二羟基苯（邻苯二酚）作为猝灭剂，结果发现这取决于染料分子的浓度一猝灭剂分子，需要以猝灭103106的荧光PIC染料分子。这一发现是在经含有高达百万染料分子可逆聚集形成的PIC分子的延伸链的角度来说明。在这些链中，激发能量在任何位置被吸收并直至猝灭剂分子被转移到任何其它位置。因此，Scheibe等人提出在一种能量转移的聚集超过数千染料分子应该是可能的。同时也得出结论，体长度随着染料浓度增加而增长，因此需要较少的淬灭分子降低更浓溶液的荧光。 PIC的染料J聚集体被Scheibe等人发现，后来这个发现也称为共轭聚合物或被称为“超猝灭”为其他染料聚集体的发现提供了参考。
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图2 PIC的结构及其在水中形成J聚集体的紫外吸收光谱图
Scheibe和Kandler的流线二色性实验表明PIC J聚集体在572 nm处的尖锐的吸收带是平行于偏振光聚合轴。根据这个结果Frster于1946年得出结论，在聚合的单体不垂直它们长轴线总方向但平行（倾斜）聚集的总方向。此外Scheibe还提出单体螺旋设置的相对于总轴线，这反过来又会导致旋光组件。（如图3）
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图3根据Frster的PIC骨料模型示意图所示的分子平面的倾斜的总方向和螺旋排列
灰色的双箭头表示跃迁偶极矩
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