实验报告
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实验报告. 偶氮苯化合物的合成及光致变色性能的研究. 偶氮苯化合物由于其优良的光学及光致顺反异构性,在光信息材料及生物材料等方面得到了广泛的应用. 该文献 对 六种 偶氮苯衍生物的紫外吸收光谱及荧光发射光谱进行了测定,随着溶剂极性的增强,最大吸收波长红移;对荧光发射光谱随紫外光照射时间变化的研究进一步证实了邻位基团间的氢键的存在并且对顺式构型具有稳定作用. 六种合成产物. 对六种偶氮苯衍生物在溶液中的光致变色性能进行了测试,通过对结果的分析发现,对羟基偶氮苯甲酸在弱极性溶剂中异构化速率快,可暗回复,重复性好并且能量损耗小。

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偶氮苯化合物的合成及光致变色性能的研究

偶氮苯化合物由于其优良的光学及光致顺反异构性,在光信息材料及生物材料等方面得到了广泛的应用.

该文献对六种偶氮苯衍生物的紫外吸收光谱及荧光发射光谱进行了测定,随着溶剂极性的增强,最大吸收波长红移;对荧光发射光谱随紫外光照射时间变化的研究进一步证实了邻位基团间的氢键的存在并且对顺式构型具有稳定作用



对六种偶氮苯衍生物在溶液中的光致变色性能进行了测试,通过对结果的分析发现,对羟基偶氮苯甲酸在弱极性溶剂中异构化速率快,可暗回复,重复性好并且能量损耗小。对六种偶氮苯衍生物在溶液中的光致变色性能进行了测试,通过对结果的分析发现,对羟基偶氮苯甲酸在弱极性溶剂中异构化速率快,可暗回复,重复性好并且能量损耗小。

偶氮苯化合物在溶液中的顺反异构转变受以下几种因素影响:取代基空间位阻效应,邻位羟基与N原子间的氢键作用,分子间偶极一偶极作用,邻位基团间的氢键作用。顺反异构转变速率的大小取决于何种因素占主导作用


邻羟基偶氮苯化合物在弱极性溶剂中异构化速率快,邻位基团之间氢键作用对顺式结构具有稳定作用,因此可以通过调节溶剂或分子内氢键来实现对偶氮苯化合物的光致异构行为的可控,对偶氮苯化合物在光信息材料及生物材料等方面具有指导性意义。


光学测试 邻羟基偶氮苯化合物在弱极性溶剂中异构化速率快,邻位基团之间氢键作用对顺式结构具有稳定作用,

该文献分别以乙醇、乙睛和乙酸乙醋为溶剂,研究了所合成的六种偶氮苯化合物在不同溶剂中的光物理性质。用紫外一可见分光光度计研究了它们的吸收光谱;用荧光分光仪研究了对应吸收波长的荧光发射光谱。讨论了溶剂极性、氢键作用和偶氮苯化合物分子结构等因素对吸收光谱和荧光发射光谱的影响


紫外可见光测定 邻羟基偶氮苯化合物在弱极性溶剂中异构化速率快,邻位基团之间氢键作用对顺式结构具有稳定作用,

分别取所合成的六种偶氮苯化合物 10-4mol加入 50mL棕色容量瓶中,分别加入乙醇、乙睛和乙酸乙醋溶剂至刻度线处,使偶氮苯化合物充分溶解得到偶氮苯化合物在不同溶剂中的母液,避光室温静置24小时待用。用 0.5mL移液管取上述溶液 0.4mL,加入 10mL容量瓶中,加入相应溶剂至刻度线处,得到偶氮苯化合物溶液的稀释液。取稀释液 4mL,用1cm石英比色皿,以溶剂为参比,室温条件下在200一600nm范围内测定紫外可见吸收光谱,然后以吸收光谱的最大吸收波长为激发波长,在激发波长至600nm的范围内测定荧光发射光谱


结论 邻羟基偶氮苯化合物在弱极性溶剂中异构化速率快,邻位基团之间氢键作用对顺式结构具有稳定作用,

以不同偶氮苯化合物在乙醇中的紫外吸收光谱图为例,由图3一la可知,在乙醇溶剂中,HDBA在 36Inm处出现一个较强的吸收峰,而邻羟基偶氮苯化合物中,除NHBMA外,不仅在300一400nm之间均出现一个最大吸收峰,而且在400一500nm范围内存在一个较弱的吸收峰。由于偶氮苯活性单体的稳定结构为反式偶氮苯结构,300~400nm之间的强吸收峰可归属于偶氮苯化合物的反式结构的π-π*跃迁,在400~500nm范围内的弱吸收峰通常被归属为偶氮苯化合物的顺式结构的n-π*跃迁[68]。而由于分子结构的不同,NHBMA的π-π*跃迁吸收峰红移至 414nm处。同时我们可以观察到,MOHBMA在300~500nm内出现较宽的吸收峰


偶氮苯化合物在三种溶剂中的紫外一可见吸收光谱。偶氮苯化合物在三种溶剂中的紫外一可见吸收光谱。

a:乙醇,b:乙睛,c:乙酸乙醋


由不同偶氮苯化合物在三种溶剂中的吸收光谱图可知,偶氮苯化合物的结构不同,其最大吸收处的波长也不同,尽管测试时溶液的浓度相同,其最大吸光度也不同,这些均与偶氮苯化合物分子自身在不同溶剂中的微观状态的不同有关,下面就以偶氮苯化合的结构、溶剂的极性等方面进行详细说明。由不同偶氮苯化合物在三种溶剂中的吸收光谱图可知,偶氮苯化合物的结构不同,其最大吸收处的波长也不同,尽管测试时溶液的浓度相同,其最大吸光度也不同,这些均与偶氮苯化合物分子自身在不同溶剂中的微观状态的不同有关,下面就以偶氮苯化合的结构、溶剂的极性等方面进行详细说明。


偶氮苯化合物的结构对吸收光谱的影响由不同偶氮苯化合物在三种溶剂中的吸收光谱图可知,偶氮苯化合物的结构不同,其最大吸收处的波长也不同,尽管测试时溶液的浓度相同,其最大吸光度也不同,这些均与偶氮苯化合物分子自身在不同溶剂中的微观状态的不同有关,下面就以偶氮苯化合的结构、溶剂的极性等方面进行详细说明。

  • 取代基位置的影响

  • 取代基的诱导效应影响

  • 溶剂对吸收光谱的影响


取代基位置的影响由不同偶氮苯化合物在三种溶剂中的吸收光谱图可知,偶氮苯化合物的结构不同,其最大吸收处的波长也不同,尽管测试时溶液的浓度相同,其最大吸光度也不同,这些均与偶氮苯化合物分子自身在不同溶剂中的微观状态的不同有关,下面就以偶氮苯化合的结构、溶剂的极性等方面进行详细说明。

邻位取代基团由于其位阻及与苯环上其它取代基的相互作用从而大大破坏了反式的平面结构,分子的共平面性变差, π-π*与n-π*跃迁的能量差接近,使得π-π*与n-π*跃迁峰交叠,摩尔吸光系数也大大降低。不同偶氮苯化合物在乙睛和乙酸乙醋中的紫外吸收光谱图也与乙醇中的情况类似。


取代基的诱导效应影响由不同偶氮苯化合物在三种溶剂中的吸收光谱图可知,偶氮苯化合物的结构不同,其最大吸收处的波长也不同,尽管测试时溶液的浓度相同,其最大吸光度也不同,这些均与偶氮苯化合物分子自身在不同溶剂中的微观状态的不同有关,下面就以偶氮苯化合的结构、溶剂的极性等方面进行详细说明。


取代基的诱导效应影响由不同偶氮苯化合物在三种溶剂中的吸收光谱图可知,偶氮苯化合物的结构不同,其最大吸收处的波长也不同,尽管测试时溶液的浓度相同,其最大吸光度也不同,这些均与偶氮苯化合物分子自身在不同溶剂中的微观状态的不同有关,下面就以偶氮苯化合的结构、溶剂的极性等方面进行详细说明。

取代基的引入抑制了电子的共振,同时取代基的空间位阻使得分子的平面性变差,-SO3H的位

阻效应最大,因而最大吸收波长蓝移最大。比较特别的是,对于MOHBMA与NHBMA,邻位分别引入强给电子基团-OCH3与强吸电子基团-NO2使得π-π*与n-π*跃迁的能量差接近,MOHBMA的吸收带增宽,NHBMA的吸收峰甚至红移至400nm以上,这可能是因为这两种基团无法与生色团电子共振而以多种振动形式存在使得π-π*与n-π*跃迁峰发生交叠


偶氮苯化合物分别在三种溶剂中的紫外一可见吸收光谱偶氮苯化合物分别在三种溶剂中的紫外一可见吸收光谱


一般情况下,溶剂极性增大, 偶氮苯化合物分别在三种溶剂中的紫外一可见吸收光谱π-π*跃迁吸收带红移, n-π*跃迁吸收带蓝移

随着溶剂极性的增大,偶氮苯化合物的最大吸收波长尽管只增大了2~5nm,但仍符合峰值波长随溶剂极性增大而发生红移的规律


偶氮苯化合物在紫外吸收光谱中的光化学行为偶氮苯化合物分别在三种溶剂中的紫外一可见吸收光谱

  • 取偶氮苯化合物稀释液 4mL加入带橡胶塞的Icm石英比色皿中,充入高纯氮30min以排出溶液及比色皿中的氧气。充氮完毕后,以溶剂为参比,室温条件下在200~600nm范围内测定紫外可见吸收光谱,并以吸收光谱最大吸收波长为激发波长,在激发波长至600nm的范围内测定荧光发射光谱。然后迅速以 50mw/cm2、300~400nm的紫外光照射,每照射一定时间间隔测定溶液的吸收光谱和荧光发射光谱,得到随紫外光照射时间变化而变化的吸收光谱和荧光发射光谱曲线。注意测定过程中石英比色皿应严格密封并且用黑布遮住自然光


结论偶氮苯化合物分别在三种溶剂中的紫外一可见吸收光谱

反式一顺式异构转变速率计算公式


结论偶氮苯化合物分别在三种溶剂中的紫外一可见吸收光谱

在紫外光照射的过程中,337nm处的最大吸收峰明显降低,最大吸收波长略微蓝移,并且275nm左右的吸光度也随之增大,说明在紫外光的作用下,MHBMA分子在乙酸乙酷溶剂中发生了顺反异构的变化,在紫外光照射时间达到 40min时,顺反异构转变达到平衡


谢谢!偶氮苯化合物分别在三种溶剂中的紫外一可见吸收光谱


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