吲哚萘并噁唑的溶剂热合成及光致发光性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

溶剂热合成是指在特定温度与压强下利用溶液中物质化学反应进行合成的技术。溶剂热反应属于封闭体系下的反应，通过控制反应温度，密闭条件下可原位产生特定的压强。该合成特点使得溶剂热技术能够为各种前驱体的反应和结晶提供了一种在常压体条件下无法得到的特殊物化环境，从而使得一些在常温常压下很难进行甚至无法发生的化学反应得以顺利进行。因此，溶剂热法往往用于探索新物质或者创造热力学亚稳态以合成出特殊尺寸的纳米材料。该技术除了用于合成无机、无机-有机杂化材料外还用于共价有机框架化合物的合成^[1-4]，其特殊的反应环境同样为无机-有机杂化材料中有机分子的原位转化提供了可能^[5-6]。

螺噁嗪(so)光致变色分子作为一种特殊的光功能材料具有可逆的结构变化能力，其开环态属于亚稳态结构(mc)。图1展示了so1在光照或含氧化剂的条件下降解为烷氧基取代的螺噁嗪(ro-so)、类花菁染料共轭结构或更小分子的几种常见情况^[7-9]。已有的研究表明溶剂热反应条件下能够实现so向ro-so的定向转变^[10-11]。近期，我们发现so可在碱性溶剂热环境下转变为新型异构体(oz)。这些结果为有机分子的溶剂热原位转化研究提供了有益借鉴。在这些被有效分离并实现结构表征的so降解产物中，类花菁共轭结构拥有较好的荧光发射特性，其属于离子型有机分子主要应用于生命科学领域。但是，这类有机离子在防伪、显示、照明等领域具有一定的局限性。在大量有关so的降解结构的报道中，与图1b结构类似的吲哚萘并噁唑已实现光谱结构的表征，但该分子未实现有效的分离^[12-13]。文献报道的分子具有刚性共轭结构区别于花菁染料离子的柔性共轭结构，若能将它们成功合成与分离，这必定能为新型荧光分子的开发与应用研究提供重要素材。鉴于溶剂热反应的特殊性，通过调节反应条件完有可能通过螺噁嗪创造出新的荧光分子。

2. 研究内容和预期目标

本课题的研究内容包括以下几点：

1、以螺噁嗪化合物(1,3,3-三甲基螺[吲哚啉-2,3-萘并[2,1-b][1,4]]噁嗪（so1）, 5-氯-1,3,3-三甲基螺[吲哚啉-2,3-萘并[2,1-b][1,4]]噁嗪（so2）1,3,3-三甲基-6-哌啶螺[吲哚啉-2,3-3h-萘并[2,1-b][1,4]]噁嗪（so3），1,3,3-三甲基-6-吗啉螺[吲哚-2,3-萘并[2,1-b][1,4]]噁嗪（so4），6-（吲哚-1-基）-1,3,3-三甲基螺[吲哚-2,3-萘并[2,1-b][1,4]噁嗪（so5）)为原料，通过调节溶剂热反应条件(催化剂、溶剂、反应温度、时间)探索合成具有吲哚萘并噁唑结构分子的制备、纯化方法。

2、详细研究新合成化合物的结构特征与荧光特性。

3. 研究的方法与步骤

1、通过调节溶剂热反应条件(催化剂、溶剂、反应温度、时间)以探索出具有吲哚萘并噁唑结构分子的最佳合成方法。

2、利用单晶x射线衍射、核磁、质谱等技术详细研究纯化样品的结构特征，

3、利用紫外可见吸收、荧光光谱技术表征样品的吸收、发光特性，建立基本的构效关系。

4. 参考文献

[1] walton, ri,subcritical solvothermal synthesis of condensed inorganic materials. chem socrev 2002;31(4):230-238.

[2] demazeau g.solvothermal reactions: an original route for the synthesis of novel materials.j mater sci 2008;43(7):2104-2114.

[3] lohse ms, bein t.covalent organic frameworks: structures, synthesis, and applications. adv functmater 2018;28(33):1705553.

5. 计划与进度安排

1、2024年月11日30日至2024年3月14日：（a）下载主要参考文献与阅读重点文献，完成指定文献的翻译；（b）完成实验方案的初步设计，掌握X-射线衍射、Chemdraw 软件、紫外可见分光光度计与荧光光谱仪使用原理及测试方法；(c) 完成开题报告;（d）根据模板搭建毕业论文框架，撰写部分毕业论文内容，如前言、实验仪器/药品等内容。

2、2024年3月15日至2024年4月19日：（a）重复、优化前期实验实现样品的合成，并进行简单的结构表征；（b）拓展现有实验实现新样品的合成。(c) 完成相关样品的紫外、荧光基本测试与绘图。

3、2024年4月20日至2024年5月20日：(a) 完成荧光样品的应用性实验(丝网印刷、LED制备)；(b) 对实验结果进行总结;（c）撰写毕业论文并完成初稿。

4、2024年5月21日至2024年6月1日：修改毕业论文并完成答辩PPT