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研究生： 姜采欣
Jiang, Caxi-Xin
論文名稱： 苉類螺旋烴之合成研究探討、結構分析與性質探討
Picene-based Helicenes: Syntheses, Structural Analyses and Properties
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： 2021
畢業學年度： 109
語文別： 中文
論文頁數： 91
中文關鍵詞： 多環芳香烴 、[9]螺旋烴 、[11]螺旋烴 、π-共軛系統之衍生物
外文關鍵詞： Polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)), [9]helicene, [11]helicene, picene, π-Conjugated system derivatives.
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    • 螺旋烴屬於多環芳香族化合物，具有以下特性：（1）由於π共軛系統的延長，使的螺旋烴具有較高的螢光產率，也被稱為螢光分子；（2）苯環重疊處的π電子會產生交互作用力，造成分子的扭曲，形成極高的掌性及圓二色性之性質。因為這些特性螺旋烴常被運用在有機電子材料、染料化學、奈米科學、超分子化學等領域。
    本論文使用苉做為合成螺旋烴之主要骨架分子，在合成路徑設計上，以化合物41做為前驅物，合成一系列碳氫[11]螺旋烴之化合物。另外，在合成過程中也可能形成碳氫[9]螺旋烴。透過傅-克反應可形成分別具有茀酮[11]螺旋烴49及菲酮[9]螺旋烴化合物50。由於前驅物化合物41進行苉重排反應生成化合物42，造成苉結構被破壞，且兩者無法分離，因此僅得到由苉重排化合物42進行反應所分別生成的不對襯[8]螺旋烴雙酮化合物51及[7]螺旋烴雙酮化合物52；另外，透過鈴木耦合反應再進行自由基活化碳氫鍵之反應中，同樣因為苉重排化合物42的干擾，無法得到目標產物53。
    對於碳氫[9]螺旋烴之合成策略上，同樣使用化合物41做為前驅物，期望透過鈀金屬催化下，進行碳氫鍵活化反應，以得到化合物56和57。遺憾地是，進行一系列反應條件的測試後，仍無法成功獲得目標產物，推測活化與鍵結位置距離過遠，導致反應失敗，在實驗中僅能得到化合物41掉碘之分子量結果。
    針對具有螺旋烴結構之化合物51、52進行光物理性質測量，由於化合物51相較於化合物52在光物理性質上，其最大吸收波長較為紅移（red-shift）且結構上擁有較長共軛系統，經過計算後具有較小的HOMOLUMO能間間隙（EgP）；另外，電化學性質方面，由於兩化合物經循環伏安法測量後，皆顯示為不可逆之氧化還原訊號，因此其HOMOLUMO能間間隙（EgE）數值誤差甚大，應採用光能隙（EgP）計算之結果。

    Helicenes are polycyclic aromatic compounds with nonplanar screw-shaped and conjugated π-system by ortho-fused benzene or other aromatic rings. Adding a Greek prefix or using a number, n, in brackets [n] before the helicene name was also adopted: thus, hexahelicene = [6]helicene. Helicenes provide high optical rotation, high circular dichroism values and several enhanced physical-organic properties, so they usually are applied to organic electronic materials, dye chemistry, nanoscience, supramolecular chemistry.
    A series of synthesizing [11]helicenes are carrying out with picene as the skeleton. During this process, [9]helicenes are also obtained. It is a hope that helicenes structure can be used to achieve the extension of the π-conjugated system. Compound 41 as precursor synthesized [11]helicenes via nucleophilic substitution and radical dehydrogenation. Unfortunately, as compound 41 undergone a rearrangement reaction to produce compound 42, resulting in only mismatch [8]helicene compound 51 and [7]helicene compound 52. Furthermore, to synthesize [9]helicenes, these methods I used which were using a plenty kinds of palladium-catalyzed, ligand, base, and solvent via C-H activation to transform compound 56 and 57. Both of them were failed, because their activating site were too long.

    畢業審查證明II 中文摘要III 英文摘要IV 謝誌XIII 目次XV 表目次XVII 圖目次XVIII 壹、前言1 一、多環芳香烴1 二、芳香性1 三、螺旋烴3 四、苉6 五、研究動機10 貳、結果與討論11 一、合成設計11 二、碳氫[11]螺旋烴之合成16 三、碳氫[9]螺旋烴之合成探討31 四、物理性質探討34 參、結論37 肆、實驗38 一、藥品名稱與縮寫對照38 二、儀器39 三、合成步驟與光譜數據41 伍、參考文獻55 陸、附錄59 一、核磁共振光譜圖59 二、晶體數據67

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    2026-08-07公開
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