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摘 要

：研究了2-噻吩醛和二氨基马来腈的缩合反应，合成了噻吩醛类Schiff碱，利用核磁共振氢谱（¹H NMR）、红外光谱（FT-IR）对化合物进行了表征，对吸收峰进行了归属与分析。化合物的光学性质通过紫外光谱（UV-Vis）和荧光光谱（PL）进行了研究，根据得到的吸收峰强度，计算出了该分子的摩尔吸收系数。并发现该产物有荧光。使用B3LYP/6-311G**和HF/6-311G**对其进行了优化，得到了优化的分子结构图，计算了该分子的振动频率、吸收光谱等，与实验结果基本一致。对其前线分子轨道与电子光谱进行了研究。

关键字：Schiff碱， 合成，理论研究

Abstract：Studied the condensation reaction of thiophene aldehyde and diamine maleonitrile, thiophene aldehyde Schiff base was synthesized, the compounds were characterized by ¹H NMR spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). Absorption peak was attributed and analyzed. The optical properties of the compounds were studied by ultraviolet (UV-Vis) spectroscopy and fluorescence spectroscopy (PL), and the molar absorption coefficients of the compounds were calculated according to the obtained absorption peak intensities. And it was found that the product had fluorescence. B3LYP/6-311G** and HF/6-311G** were used to optimize the structure, and the optimized molecular structure was obtained. The vibrational frequency and absorption spectrum of the molecule were calculated, and the results were basically consistent with the experimental results. The frontier molecular orbital and electronic spectra were studied.

Keywords：Schiff base, synthesis, theoretical research

目 录

1 前言 4

1.1 Schiff碱的发展和应用 4

1.2 理论计算在Schiff碱研究中的应用 4

2 实验 5

2.1 实验原理 5

2.2 实验仪器和药品 5

2.3 实验步骤 6

3 结果与讨论 6

3.1 分子结构 6

3.2 核磁 7

3.3 红外光谱 8

3.4 电子特性和光学性质 11

结 论 16

参考文献 17

致谢 19

1 前言

1.1 Schiff碱的发展和应用

自19世纪60年代H.Schiff首次报道Schiff碱金属配合物的合成以来，特别在20世纪70年代Hodnett等发现含有Schiff碱双键化合物具有特殊的活性后^[1]，这类化合物引起了化学工作者的极大关注，从而推动了其研究进展。近年来，Schiff碱类越来越成为有机化学的研究热点，研究对象也由简单的小分子发展到大环。Schiff碱特有的亚胺基 -RC=N- 杂化轨道上的N原子具有孤对电子，又通常含有电负性的O，S等原子，故其配位齿数多变，可通过选择各种胺类和不同的醛或酮，形成结构各异的有机配体^[2-4]，由于各自结构不同，Schiff碱可分为不同种类，张嘉月^[5]等对此作了较为详细的综述。

近年来，对于Schiff碱的研究取得了令人瞩目的进展。由于此类化合物含有电负性强的原子，通常作为螯合剂与金属离子配位。此外，还可以用作萃取剂、分析试剂等。据很多文献报道，Schiff碱及其某些金属螯合物具有抗癌作用^[6,7],而后又发现这类化合物还有抗菌抑霉等活性，是很好的生物试剂。A. W. Jeevadason^[8]发现Schiff碱及其配合物也可以作为有机光电材料。近几年，也有化学家发现Schiff碱具有缓蚀作用，成本低，无毒无害，越来越受到国内外人们的认可^[9]。它具有非线性光学效应，值得一提的是，赵海波^[10]通过理论研究发现，Schiff碱与金属离子配位后显示出较大的NLO响应，为设计具有非线性光学特性的氧化还原开关效应提供了依据。

含硫类Schiff碱有较强的生理活性，可以作为抗菌、抗癌、抗病毒等药物，但是，近几年所合成的主要有噻二唑^[11-13]以及氨基硫脲^[14,15]两类，对于噻吩类Schiff碱的研究还比较少，因此，2-噻吩醛缩二氨基马来腈的合成与研究对于Schiff碱的发展具有一定的意义。

1.2 理论计算在Schiff碱研究中的应用

随着量子理论的发展，理论计算受到前所未有的重视。它与实验共同协力分析分子体系，推动了整个化学领域的发展，成为化学家广泛使用的一个工具。

罗珊珊^[16]、赵海波^[10]采用DFT（密度泛函理论）对Schiff碱有机分子二阶非线性光学进行了理论研究。吕存琴^[17]采用DFT和LCAO（分子轨道理论）研究了其一系列配合物的几何结构、原子构型、前线轨道等，讨论了它们的催化活性。而王琪^[18]对含有共轭生色团的希夫碱衍生物的光致激发态分子内质子转移性质进行了理论研究。这些理论都为后续Schiff碱的研究提供了一个方向，促进其发展。因此，对于噻吩醛缩二氨基马来腈的理论研究也有一定的实际意义。

2 实验

2.1 实验原理

含亚胺或者甲亚胺的化合物通常被称为Schiff碱^[19]。是一类非常重要的含氮化合物。作为一种螯合试剂，可以与多种过渡金属离子形成稳定的配合物。它是一种可通过醛或酮与伯胺的缩合反应生成的含有 gt;C=N- 结构的有机物。反应过程涉及加成、重排、消去等，反应物的立体结构及电子效应起着重要的作用^[20]。其反应机理如图1所示：

图1 Schiff碱的反应机理

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