Фуллерен-порфириновые конъюгаты с длинноцепными алкильными заместителями

• Автор: Зябликова, Екатерина Сергеевна
• Шифр специальности: 02.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Содержание
Список сокращений
Введение
1. Литературный обзор
1.1. Подходы к созданию фуллерен-порфириновых конъюгатов
1.1.1. Реакция Бингеля-Хирша
1.1.2. Реакция Прато
1.1.3. Реакция Дильса-Альдера
1.2. Перспективы применения фуллерен-порфириновых систем
1.2.1. Донорно-акцепторные системы на основе фуллерен-порфириновых
конъюгатов
1.2.2. Самособирающиеся монослои на основе фуллерен-порфириновых
конъюгатов
1.2.3. Конструирование фуллерен-порфириновых полиад для нанотехнологии и
фотовольтаики
1.2.4. Самоорганизующиеся фуллерен-порфириновые наноструктуры
1.2.5. Жидкокристаллические материалы на основе фуллерен-порфириновых
структур
2. Обсуждение результатов
2.1. Синтез фуллерен-порфириновых конъюгатов
2.1.1. Синтез тетра-замещенных порфиринов с длинноцепными заместителями..
2.1.2. Синтез металлокомплексов порфиринов
2.1.3. Синтез формилзамещенных порфиринов
2.1.4. Синтез фуллерен-порфириновых конъюгатов
2.1.5. Синтез Zn-комплексов фуллерен-порфириновых конъюгатов
2.2. Изучение свойств полученных соединений
2.2.1. Перенос энергии в фуллерен-порфириновых конъюгатах
2.2.2. Изучение термотропного мезоморфизма фуллерен-порфириновых конъюгатов
2.2.3. Исследование физико-химических свойств монослоев Ленгмюра синтезированных фуллерен-порфиринов
3. Экспериментальная часть
Список литературы

Список сокращений
ACM - атомная силовая микроскопия
ДМФА - И^-диметилформамид
ДХБ - дихлорбензол
ЖК - жидкие кристаллы
ТГФ - тетрагидрофуран
ПАВ - поверхностно-активное вещество
ПОМ - поляризационная оптическая микроскопия
ТФП - 5,10,15,20-тетрафенилпорфирин
DBU - 1,8-диазобициклоундек-7-ен
DDQ - 2,3-дихлор-5,6-дициано-1,4-бензохинон
Ph - фенил
SEM - сканирующая электронная микроскопия STM - сканирующая туннельная микроскопия ТЕМ - туннельная электронная микроскопия

Введение
Фуллерен-порфирины, обладающие уникальными фотофизическими и электрохимическими свойствами, являются перспективными объектами в связи с их возможным использованием в качестве материалов для нанотехнологии, при получении сверхтвердых композитов, различного рода электропроводящих материалов, жидких кристаллов, биологически активных соединений и лекарственных препаратов [1-4].
Интерес к фуллерен-порфириновым конъюгатам в последние годы связан с интенсивными исследованиями сверхбыстрых фотопроцессов в супрамолекулярных системах, моделирующих фундаментальные природные процессы, а также созданием новых фотопроводящих органических материалов [5]. Особый интерес вызывают структуры, в которых фуллерен выступает как акцептор, а порфирин проявляет донорные свойства и обладает сильным поглощением в видимой и УФ-областях спектра. Такие структуры могут использоваться для создания солнечных элементов с высоким внутренним квантовым выходом, а также других управляемых светом молекулярных устройств, например молекулярных переключателей [6].
Для того чтобы перевести состояние с разделенными зарядами в химическую или электрическую энергию, необходима векторная передача электрона. Такой направленный перенос электрона осуществляется в пофирин-фуллереновых системах, включенных в искусственные мембраны: липидные бислои [7], мономолекулярные пленки Ленгмюра-Блоджетт с однородной ориентацией донорно-акцепторных диад на поверхности твердой подложки [8-11]. Гидрофобные свойства фуллеренов и введение липофильных функциональных групп в молекулу порфиринов облегчают их прохождение через липидный бислой клеточной мембраны и позволяет им легко встраиваться в мембранные структуры [12].
Особое внимание уделяется фуллерен-содержащим конъюгатам, представляющих собой термотропные жидкие кристаллы (ЖК). Существуют два подхода к приданию фуллерену мезогенных свойств: создание комплексов с ЖК соединениями на основе ковалентных связей или нековалентных взаимодействий. Показано, что в качестве таких ЖК соединений могут выступать мезоморфные производные порфиринов . Дискотические ЖК на основе порфиринов самоорганизуются в колончатые структуры, давая Со1ь мезофазу. Это создает прекрасные условия для переноса заряда и транспорта электрона внутри колонн. Длинноцепные заместители в мезо-положении порфиринов способствуют самоорганизации и проявлению мезогенных свойств. Уникальная способность фотопроводящих фуллерен-порфириновых конъюгатов к самосборке открывает

организация более сильных электронных взаимодействия фуллереновой части с электродом приводит к увеличению акцепторных свойств фуллерена и повышению эффективности получения фототока до 20 % в случае более сложных схем (рис. 17) [72-75].

Рис. 17. Фотопроводящие структуры на основе фуллерен-порфиринов.
Самособирающиеся монослои фуллерен-порфиринов могут найти применение при создании молекулярных устройств для превращения солнечной энергии, катализаторов, элементов памяти, фотонных сенсеров и др.
1.2.3. Конструирование фуллерен-порфириновых полиад для нанотехнологии и фотовольтаики
Новой и интересной областью науки в последние годы является создание так называемых «наномашин», в основе которых лежит всего одна молекула. Было показано, что фуллерен-порфириновые полиады могут выступать в качестве удобных моделей для конструирования «наномашин» с требуемыми свойствами [76]. Интересным представляется изучение взаимодействий таких «наномашин» с поверхностью и управление её движением.
Была синтезирована фуллерен-порфириновая «карусель» 71 в основе которой лежит порфириновый плоский макроцикл, а по бокам располагаются четыре фуллереновых единицы [77]. Предполагается, что такая молекула способна поворачиваться вокруг своей оси при движении по поверхности при определенных условиях (рис. 18).