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研究生： 唐敏芝
Tang, Min-Chih
論文名稱： 環芳烴之合成、結構及物理性質探討
Syntheses, Structural Analyses and Physical Properties of Picenophanes
指導教授： 吳耀庭
Wu, Yao-Ting
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年： 2019
畢業學年度： 107
語文別： 中文
論文頁數： 80
中文關鍵詞： 多環芳香烴 、環芳烴 、苉 、主客體化學
外文關鍵詞： Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), Cyclophane, Picene, Host–guest chemistry
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    • 環芳烴 (cyclophane)為芳香環與碳鏈所組成的環狀分子，由於其特殊結構與性質，可應用於各大研究領域，如主客體化學與材料化學等。本論文以苉為主體，合成了三種環芳烴化合物，進行物理性質比較並分析晶體結構，最後進行應用嘗試。
    首先以一系列合成方法合成了6,11,22,27-四叔丁基[2.2](5,8)苉環芳烴 (23)、6,11,22,27-四叔丁基-1,17-二烯[2.2](5,8)苉環芳烴 (24)與7,12,24,29-四叔丁基-1,3:18,20-二苯-1,18-二苯[3.3](5,8)苉環芳烴 (27)，並以2,11-二叔丁基苉環芳烴 (28)進行物理性質比較，發現環芳烴確實延伸了π共軛電子系統，並降低能隙。
    再來以X光單晶繞射得6,11,22,27-四叔丁基-1,18-二酮基[2.2](5,8)苉環芳烴 (22)與6,11,22,27-四叔丁基-1,17-二烯[2.2](5,8)苉環芳烴 (24)之晶體結構並計算HOMA值，發現兩化合物皆為V字形結構。並比較化合物24之理論值與實驗值，發現實際分子內夾角比理論值小，芳香性也比較高。最後以化合物24與銀進行錯合物的合成嘗試，目前得到1:1配位的質譜，希望未來能得到晶體結構做更進一步解析。

    Cyclophanes are organic molecules which contain aromatic ring(s) as well as aliphatic unit(s). They have continued to attract considerable attention due their unusual structural features, ability to form host–guest complexes, and interesting material properties. In this report, we design a series of synthetic pathways for cyclophanes, and three kinds of picenophanes was synthesized successfully.
    6,11,22,27-Tetra-tert-butyl[2.2](5,8)picenophane (23), 6,11,22,27-tetra-tert-butyl-1,17-dienyl[2.2](5,8)picenophane (24) and 7,12,24,29-tetra-tert-butyl-1,3:18,20-dibenzocyclotetracosa-1,18-dienyl[3.3](5,8)picenophane (27) were synthesized and characterized. Compared with 2,11-di-tert-butylpicene (28), their π-conjugation systems were extended and the HOMO–LUMO gaps were lower.
    The structural properties and aromaticity of compound 21 and compound 24 were revealed by X-ray crystallography and compared with theoretical calculation. Furthermore, the investigation of silver(I) complexes with compound 24 is still in progress.

    畢業審查證明 I 中文摘要 II 英文摘要 III 謝誌 VIII 目錄 X 表目錄 XII 圖目錄 XIII 壹、前言 1 一、多環芳香烴 1 二、芳香性 1 三、環芳烴 2 四、苉 5 五、研究動機 8 貳、結果與討論 9 一、合成設計 9 二、合成步驟 12 三、延伸π共軛系統結構之合成嘗試 18 四、光物理性質分析 20 五、電化學性質分析 23 六、晶體結構與芳香性分析 25 七、與銀形成錯合物之嘗試 30 參、結論 32 肆、實驗 33 一、試劑名稱與縮寫對照表 33 二、實驗儀器及部分細節 34 三、實驗操作 36 伍、 參考文獻 47 陸、附錄 51 一、核磁共振光譜圖 51 二、紫外-可見光譜圖與螢光放光光譜圖 61 三、循環伏安法分析圖 63 四、晶體數據 65   表目錄 表一、化合物28、23、24、27之吸收光譜數據 20 表二、化合物28、23、24、27之螢光放光光譜數據 22 表三、電化學性質分析[a] 24 表四、化合物21之HOMA值 26 表五、化合物24之HOMA值 29 表六、與銀配位之錯合物特徵數據 30 表七、化合物21晶體數據 65 表八、化合物21鍵長[Å]與鍵角[°] 66 表九、化合物24晶體數據 73 表十、化合物21鍵長[Å]與鍵角[°] 74   圖目錄 圖一、萘 (naphthalene) 1 圖二、二聚對二甲苯 ([2.2]paracyclophane) 2 圖三、Cram團隊合成二聚對二甲苯 3 圖四、卡斯特若-史蒂文斯偶合反應 4 圖五、麥克默里反應範例一 4 圖六、麥克默里反應範例二 4 圖七、芘與芘溴化物 5 圖八、苉 (7)與稠五苯 (8) 5 圖九、Ray團隊合成方法 6 圖十、Okamoto團隊合成方法 7 圖十一、長碳鏈苉衍生物 (12)之合成 7 圖十二、目標產物23、24、26、27 8 圖十三、橋接為單鍵之化合物21之逆合成分析 9 圖十四、橋接為雙鍵之化合物24之逆合成分析 10 圖十五、橋接為參鍵之化合物26之逆合成分析 11 圖十六、橋接為間位苯環之化合物27之逆合成分析 11 圖十七、苉化合物19之合成路徑 (1/2) 12 圖十八、苉化合物19之合成路徑 (2/2) 13 圖十九、化合物20之合成路徑 14 圖二十、化合物23之合成路徑 14 圖二十一、化合物24之合成路徑 15 圖二十二、化合物26之合成嘗試路徑 16 圖二十三、化合物27之合成路徑 17 圖二十四、化合物28之合成路徑 17 圖二十五、化合物29之合成嘗試路徑 18 圖二十六、化合物32之合成設計路徑 19 圖二十七、化合物28、23、24與27 20 圖二十八、化合物28、23、24、27之吸收光譜疊圖 21 圖二十九、化合物28、23、24、27之放光光譜疊圖 22 圖三十、化合物28 (a)、23 (b)、24 (c)、27 (d)之CV與DPV疊圖 23 圖三十一、化合物21晶體結構圖 25 圖三十二、化合物21晶體堆疊圖 26 圖三十三、化合物21之結構與環編號 26 圖三十四、化合物24晶體結構圖 27 圖三十五、化合物24晶體堆疊圖 28 圖三十六、化合物24晶體兩分子間堆疊圖 28 圖三十七、化合物24之結構與環編號 29 圖三十八、銀與多環芳香烴之配位結構 30 圖三十九、高解析MALDI質譜圖之 (a)全圖與 (b)放大圖 31

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    下載圖示 校內：2024-07-31公開
    校外：2024-07-31公開
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