Cycloiptycene分子之合成與自組裝行為之研究

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王世忠(Shih-Chung Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

Cycloiptycene分子之合成與自組裝行為之研究
(Studies on the cycloiptycene synthes is and self-assemble behavior)

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摘要(中)

本論文是以合成cycloiptycene分子1為目標，並希望利用化合物1的羥基形成分子間氫鍵來進行分子自我組裝，以形成有機奈米管。
我們設計出四種合成cycloiptycene分子1前驅物化合物4a的可能方法。方法一易產生其他異構物且純化的難度較高。方法二根據文獻必須在封管下反應方能進行，執行上較不易。所以本論文試圖以方法三及方法四合成化合物4a
方法三以化合物6與化合物12為起始物進行反應，我們成功的合成出化合物22a，但化合物22a與正丁基鋰及呋喃反應時沒有產生預期之化合物23a。可能原因是正丁基鋰與化合物22a上的酮基進行加成反應。
方法四以化合物6與化合物14為起始物進行反應，成功的合成出化合物29a，化合物29a與甲苯、過氯酸及乙醇反應後沒產生預期的化合物4a。

摘要(英)

In this thesis, we take advantage of compound 1 to design organic nanotube. We would like to use the intermolecular hydrogen bonding to treat molecular self-assembled. Target compounds were prepared based on the Deils-Alder reaction.
We have designed four kinds of strategy for synthesizing compound 4a. Method Ⅰis more difficult purification and easily produces isomers. Method Ⅱ must be in hard condition. So we use method Ⅲ and Ⅳ to synthesize compound 4a.
We synthesize the compound 22a successfully in method Ⅲ. But we don’t get compound 23a by compound 22a reacting with n-butyl lithium and furan.
We synthesize the compound 29a successfully in method Ⅳ. But we don’t get compound 4a by compound 29a reacting with perchloric acid, toluene and ethanol.

關鍵字(中)

★ 分子自組裝行為

關鍵字(英)

★ self-assemble
★ Cycloiptycene

論文目次

目錄 Ⅰ
圖表目錄 Ⅳ
附圖目錄 Ⅶ
第一章緒論 1
1-1 Iptycene的起源 1
1-1-1 Triptycene的合成 1
1-1-2 Pentiptycene的合成 2
1-1-3 Triptycene quinone的合成 3
1-1-4 Pentiptycene quinone的合成 3
1-1-3 Triptycene quinone和pentiptycene quinone衍生物的合成 5
1-2 Iptycene衍生物之晶體結構 6
1-3 Iptycene衍生物的應用 8
1-3-1 液晶分子(Liquid crystal) 9
1-3-2 分子馬達(Molecular motor) 9
1-3-3 化學感應器(Chemosensor) 9
1-3-4 分子旋轉輪(Molecular rotors) 11
1-4 分子的自我組裝(Molecular self-assembly) 12
1-4-1 分子間相互作用力(Intermolecular interactions) 12
1-4-2 氫鍵(Hydrogen bonding) 12
1-4-3 π-π相互作用力 14
1-4-4 其他相互作用力 14
1-4-5 Pentiptycene衍生物之分子自組裝 15
1-5 奈米管(Nanotube) 16
1-5-1 奈米碳管(Carbon nanotube) 16
1-5-2 有機奈米管(Organic nanotubes) 16
1-5-3 有機奈米管的應用 19
1-6 研究動機 21
第二章結果與討論 22
2-1 化合物1之逆合成分析 22
2-2 Model化合物之合成 27
2-3 Cycloiptycene前驅物之合成 30
2-3-1 合成化合物4a：方法一 30
2-3-2 合成化合物4a：方法二 31
2-3-3 合成化合物4a：方法三 32
2-3-4 合成化合物4a：方法四 35
2-4 Cycloiptycene之合成 40
第三章結論 41
第四章實驗部分 42
4-1 實驗藥品 42
4-2 實驗儀器 45
4-3 實驗步驟 46
合成1,4-二甲氧基蒽醌(1,4-dimethoxyanthraquinone)(5) 46
合成1,4-二甲氧基蒽(1,4-dimethoxyanthracene)(6) 47
合成化合物7 47
合成化合物9 48
合成化合物10a/10b 48
合成化合物11a/11b 49
合成6,7-二溴-1,4-二氫萘-1,4-環氧乙烷(6,7-dibromo-1,4-dihydronapht-
halene)(12) 50
合成2,3-二溴萘(2,3-dibromonaphthalene)(13) 50
合成1,4-環氧-1,4-二氫蒽(1,4-epoxy-1,4-dihydroanthracene)(14) 51
合成化合物18 51
合成化合物20 52
合成化合物21a/21b 53
合成化合物22a 54
合成化合物22b 55
合成化合物24 55
合成化合物28 56
合成化合物29a/29b 57
參考文獻 58
圖表目錄
圖1 Iptycene分子 1
圖2 Triptycene的合成 2
圖3 Friedman與Logullo之triptycene的合成 2
圖4 Pentiptycene的合成 3
圖5 Triptycene quinone的合成 4
圖6 Zhu和Chen合成triptycene quinone的步驟 4
圖7 Hart合成pentiptycene quinone的步驟 5
圖8 Pentiptycene quinone的合成 5
圖9 Zhu和Chen合成iptycene quinone的方法 6
圖10 Triptycene衍生物在固態下彎折的構形 7
圖11 Triptycene與C60在固態下的超分子構形 7
圖12 Tritriptycene的結構與晶體堆疊 8
圖13 Heptiptycene和氯苯的晶體堆疊 8
圖14 Iptycene衍生物在(a)液晶分子(b)分子馬達材料上的應用 9
圖15含iptycene結構高分子化學感應之行為 10
圖16含pentiptycene和芘結構之螢光離子感應器 11
圖17 含triptycene的分子旋轉輪 11
圖18 平面芳香族分子的幾何排列 14
圖19 Pentiptycene雙硫醇分子在金屬表面的自我組合單層膜 15
圖20 奈米碳管 16
圖21 環狀肽奈米管的晶體結構 17
圖22 Calix[4]hydroquinone奈米管的晶體結構 18
圖23 Porphyrin dendrimers結構的有機奈米管晶體結構 18
圖24 Poly(m-phenyleneethynylene)有機奈米管的生成 19
圖25 羧酸鹽基之有機奈米管 19
圖26 Knoevenagel condensation 20
圖27 有機奈米管應用在光感應材料 20
圖28 Cycloiptycene目標物1 21
圖29 Cycloiptycene 1的逆合成分析 22
圖30 甲氧基取代triptycene quinine 7的合成方法 23
圖31 化合物6(1,4-二甲氧基蒽)之合成方法 23
圖32 合成pentacene的方法 24
圖33 方法一可能產生的三種產物 24
圖34 方法二合成化合物4a之逆合成分析 25
圖35 方法三之逆合成分析之 26
圖36 化合物21a與21b 26
圖37 合成化合物4a之可能方法四 27
圖38 化合物29a與29b 27
圖39 化合物6之合成 28
圖40 Model化合物9、10a及10b之合成步驟 29
圖41 Model化合物9、10a及10b修改後之合成步驟 29
圖42 Model化合物11a及11b修改後之合成步驟 30
圖43 化合物14與苯環丁烯之合成 31
圖44 化合物16之合成 32
圖45 化合物18之合成 32
圖46 鏡像異構物18a與18b 33
圖47 化合物19之結構 33
圖48 化合物20之合成 33
圖49 化合物22a與22b之合成 34
圖50 化合物23a與23b之合成步驟 34
圖51 化合物22a與正丁基鋰可能產生之加成反應機構 35
圖52 化合物24之合成 35
圖53 化合物25與化合物26之合成步驟 36
圖54 化合物26與化合物6反應產生之產物 36
圖55 化合物26自我進行Diels-Alder反應之可能產物 37
圖56 化合物28之合成 37
圖57 化合物29a /29b之合成 38
圖58 化合物4a /4b之合成步驟 38
圖59 化合物30之結構 39
圖60 化合物31a /31b之合成步驟 39
圖61 化合物3a /3b之合成步驟 40
圖62 Cycloiptycene 2的合成 40
附圖目錄
附圖1. 化合物1,4-二甲氧基蒽醌之1H NMR(CDCl3)圖譜 61
附圖2. 化合物1,4-二甲氧基蒽之1H NMR(CDCl3)圖譜 62
附圖3. 化合物7之1H NMR(CDCl3)圖譜 63
附圖4. 化合物9之1H NMR(CDCl3)圖譜 64
附圖5. 化合物10a/10b之1H NMR(CDCl3)圖譜 65
附圖6. 化合物11a和11b mixture之1H NMR(CDCl3)圖譜 66
附圖7. 化合物11b之1H NMR(CDCl3)圖譜 67
附圖8. 化合物12之1H NMR(CDCl3)圖譜 68
附圖9. 化合物13之1H NMR(CDCl3)圖譜 69
附圖10. 化合物14之1H NMR(CDCl3)圖譜 70
附圖11. 化合物18之1H NMR(CDCl3)圖譜 71
附圖12. 化合物18之13C NMR(CDCl3)圖譜 72
附圖13. 化合物18之IR圖譜 73
附圖14. 化合物20之1H NMR(CDCl3)圖譜 74
附圖15. 化合物20之13C NMR(CDCl3)圖譜 75
附圖16. 化合物20之IR圖譜 76
附圖17. 化合物21a之1H NMR(CDCl3)圖譜 77
附圖18. 化合物21a之13C NMR(CDCl3)圖譜 78
附圖19. 化合物21a之IR圖譜 79
附圖20. 化合物21b之1H NMR(CDCl3)圖譜 80
附圖21. 化合物21b之13C NMR(CDCl3)圖譜 81
附圖22. 化合物21b之IR圖譜 82
附圖23. 化合物22a之1H NMR(CDCl3)圖譜 83
附圖24. 化合物22a之13C NMR(CDCl3)圖譜 84
附圖25. 化合物22a之IR圖譜 85
附圖26. 化合物22b之1H NMR(CDCl3)圖譜 86
附圖27. 化合物22b之13C NMR(CDCl3)圖譜 87
附圖28. 化合物22b之IR圖譜 88
附圖29. 化合物24之1H NMR(CDCl3)圖譜 89
附圖30. 化合物24之13C NMR(CDCl3)圖譜 90
附圖31. 化合物24之IR圖譜 91
附圖32. 化合物28之1H NMR(CDCl3)圖譜 92
附圖33. 化合物28之13C NMR(CDCl3)圖譜 93
附圖34. 化合物28之IR圖譜 94
附圖35. 化合物29a之1H NMR(CDCl3)圖譜 95
附圖36. 化合物29a之13C NMR(CDCl3)圖譜 96
附圖37. 化合物29a之IR圖譜 97
附圖38. 化合物29b之1H NMR(CDCl3)圖譜 98
附圖39. 化合物29b之13C NMR(CDCl3)圖譜 99
附圖40. 化合物29b之IR圖譜 100

參考文獻

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指導教授

陳銘洲、楊吉水
(Ming-Chou Che,、Jye-Shane Yang)

審核日期

2006-1-12

推文