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研究生: 吳宛稜
Wu, Wan-Leng
論文名稱: 環辛四烯環經聯伸二苯平面化的合成
Synthesis of The Planarization of Cyclooctatetraene Ring by Biphenylene
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: 2024
畢業學年度: 112
語文別: 中文
論文頁數: 91
中文關鍵詞: 多環芳香烴環辛四烯平面化聯伸二苯反芳香性
外文關鍵詞: Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs), Cyclooctatetraene Planarization, Biphenylene, Antiaromatic
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  • 環辛四烯(cyclooctatetraene)是環辛烷之不飽合衍生物,沒有額外官能基修飾時呈現非平面性結構,儘管其鍵長差異交錯明顯,但由於結構的非平面性,整體的反芳香性受到限制,先前研究顯示,環辛四烯的兩面角越小,HOMO-LUMO能隙會縮減,進而提升其反芳香性,並且具有作為有機半導體的潛力。
    因此,我們期望在環辛四烯上下接上已知合成路徑的聯伸二苯並在左右以乙烯橋銜接,以提升其結構的平面性。在這個基礎上,我們嘗試多種的合成路徑,最終成功合成出具有八元環結構化合物28a、28b,但在合成左右兩邊的乙烯橋卻遇到瓶頸,目前推測因其易受氧化的特性,導致無法順利得到化合物33a、33b。
    在本論文中,我們使用理論計算分別模擬出化合物28a、28b、33a及33b的最佳化結構,並且透過HOMA值與NICS值來鑑定各個結構的反芳香性。
    我們最終成功合成出化合物28a、28b,在未來的合成過程中,可以藉由本論文得出的結果去進行後續的研究及應用,期許未來能測試出化合物33a及33b的最佳合成路徑。

    Cyclooctatetraene is an unsaturated derivative of cyclooctane. It has a non-planar structure. Although its bond lengths alternate significantly, its overall antiaromaticity is restricted due to its non-planar structure.
    Therefore, we aimed to enhance the planarity of the structure by functional group modifications. We successfully synthesized compounds 28a and 28b, which have an eight-membered ring structure. However, trying to synthesize compounds 33a and 33b encountered bottlenecks likely due to their susceptibility to oxidation.
    We successfully synthesized compounds 28a and 28b and through the theoretical calculation identified the antiaromaticity of each compound. In future synthesis processes, we can use the results obtained in this thesis to conduct further research and applications, with the aim of identifying the optimal synthesis route for compounds 33a and 33b.

    中文摘要 I 英文摘要 II 謝誌 XI 目錄 XII 表目錄 XV 圖目錄 XVI 壹、 前言 1 一、 芳香性及反芳香性 1 二、 聯伸二苯(Biphenylene) 3 三、 環辛四烯(Cyclooctatetraene) 4 四、 環辛四烯(Cyclooctatetraene) NICS(0)值與兩面角關係 4 貳、 結果與討論 8 一、 合成設計 8 二、 合成步驟 9 (一) 化合物10a合成步驟 9 (二) 化合物28a合成設計-1 10 (三) 化合物28a合成設計-2 12 (四) 由化合物20合成化合物28a 15 (五) 化合物28a合成設計-3 16 (六) 化合物28a合成設計-4 19 (七) 化合物28a合成33a 22 (八) 化合物28b合成設計 23 (九) 化合物28b合成33 25 參、 理論計算結果分析 26 一、 化合物28a與化合物28b之性質與比較 26 (一) 最佳化結構 26 (二) 計算能階 28 (三) HOMA值與NICS值 30 二、 化合物33a與化合物33b之性質與比較 31 (一) 最佳化結構 31 (二) 計算能階 33 (三) HOMA值與NICS值 36 三、 化合物28b與33b之HOMA值與NICS(0)值比較與差異 38 肆、 結論 40 伍、 實驗藥品與儀器 41 一、 中英藥品名稱與縮寫對照表 41 二、 儀器 42 陸、 實驗操作 43 柒、 參考文獻 59 捌、 核磁共振光譜 61

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