一种具有长寿命三线态的锌卟啉-苝酰亚胺超分子的光物理过程.pdfVIP

Vol.35 高等学校化学学报 No.8 2014年8月 摇 摇 摇 摇 摇 摇 CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES摇 摇 摇 摇 摇 摇 1753~1760 doi:10.7503/cjc 摇 摇 一种具有长寿命三线态的锌卟啉鄄苝酰亚胺 超分子的光物理过程 1 1 1 1 1 1 2 1 汪天洋 ,胡晓霞 ,孙海亚 ,郭建峰 ,刘东志 ,李摇 巍 ,王丽昌 ,周雪琴 (1. 天津大学化工学院,天津300072; 2. 美国南伊利诺伊州大学卡本代尔分校化学与生物化学系,卡本代尔 IL62901,美国) 摘要摇 通过吡啶基与金属锌卟啉的配位作用,合成了一种新型卟啉鄄苝酰亚胺超分子配合(TPPZn鄄BPHPDI), 通过核磁共振氢谱确认了超分子体系的形成. 采用荧光滴定方法测得锌卟啉与苝酰亚胺配位作用的平衡常 4 数为5郾32伊10 L/mol. 纳秒瞬态荧光光谱和瞬态吸收光谱显示,超分子体系内存在着从卟啉三线态向苝酰亚 胺三线态的能量传递过程,产生了寿命长达101滋s的苝酰亚胺三线态分子. 关键词摇 卟啉;苝酰亚胺;超分子;三线态;T鄄T能量转移 中图分类号摇 O641郾3摇 摇 摇 摇 文献标志码摇 A 自1 [1] 987年Lehn 首次提出超分子化学的概念以来,超分子化学作为包含物理和生物现象的化学 科学前沿领域已得到迅速发展. 通过配位键、氢键、仔鄄仔堆积作用等非共价键作用构筑的超分子体系 既能实现基团间的功能互补、 电子和能量传递,又可以避免复杂的合成过程,一直是研究人员关注的 热点[2~5]. 卟啉是一类由4个吡咯环通过亚甲基相连而形成的18 电子共轭大环状分子化合物,具有良 好的光、热稳定性,在生物化学、医药化学、光催化和材料科学等领域得到了广泛的关注和应用[6~9]. 苝酰亚胺是一类有机功能性染料,吸收光谱范围较宽,与卟啉的吸收光谱相互补充可以覆盖整个可见 光区域. 卟啉与苝酰亚胺的能级匹配性较好,能形成电子给体鄄受体体系,在一定条件下可以实现分子 间或分子内的能量和电荷传递[10~13]. 吡啶基与金属卟啉中金属离子已经被证明能够形成有效的配 [14] 位 ,如金属卟啉与带吡啶基的富勒烯或苯酰亚胺配位,金属卟啉的 HOMO及 LUMO能级皆高于富 勒烯或苝酰亚胺,皆能发生金属卟啉向富勒烯或苝酰亚胺的电子传递生成电荷分离态,并伴随相应的 能量传递过程[15~17]. 本文通过锌卟啉(TPPZn)与含吡啶基的苝酰亚胺化合物N鄄吡啶基鄄N鄄(1鄄己基)庚 基苝鄄3,4,9,10鄄四羧酰亚胺(BPHPDI)的配位作用形成了一种新型卟啉鄄苝酰亚胺超分子化合物,采用 稳态荧光滴定法确定了其配位常数,并结合瞬态荧光光谱和瞬态吸收光谱对此超分子化合物激发态行 为进行了深入研究. 1摇 实验部分 1.1摇 试剂与仪器 四苯基卟啉(TPP)及N鄄(1鄄己基庚基)鄄苝鄄3,4鄄酸酐鄄9,10鄄亚胺(HPDI)参考文献[18,19]的方法合 成,乙酸锌、 甲醇、石油醚、乙酸乙酯、4鄄氨基吡啶、咪唑、乙醇、盐酸、二氯甲烷、冰乙酸和甲苯皆为 分析纯,购自天津市光复精细化工研究所,且相关溶剂参照标准方法纯化. 柱层析用硅胶(200~300 目)购于烟台新诺化工有限公司. ThermoSpectronicHeliosGamma紫外鄄可见分光光度计;VarianInova500MHz超导核磁共振仪; ThermoFisherLCQDecaXPMAX 质谱仪;VarianCaryEclipse荧光光谱仪;HoribaJobinYvon 瞬态荧光 光谱仪;EdinburghLP鄄920 闪光光解仪. 收稿日期:2014鄄01鄄23. 基金项目:国家自然科学基金(批准号资助. 联系人简介:周雪琴,女,博士,副教授,主要从事有机光敏染料的合成