Введение к работе
Актуальность работы
Фуллерен-порфириновые конъюгаты обладают уникальными фотофизическими и электрохимическими свойствами и являются перспективными объектами в связи с возможностью их использования в различных областях науки, техники и медицины при получении различного рода проводников, фотовольтаических элементов, модельных соединений, молекулярных переключателей, лекарственных препаратов.
Весьма перспективным направлением является создание и разработка новых органических светопреобразующих материалов на основе фуллерен-порфириновых конъюгатов, поскольку они характеризуются высоким квантовым выходом фотоиндуцированного внутримолекулярного переноса электрона. При облучении таких систем реализуется состояние с разделенными зарядами, время жизни которого для фуллерен-порфиринов значительно выше, чем в других известных донорно-акцепторных системах. Для того чтобы перевести состояние с разделенными зарядами в химическую или электрическую энергию, необходима векторная передача электрона. Такой направленный перенос электрона осуществляется в самоорганизующихся структурах с однородной ориентацией донорно-акцепторных диад, например, в монослоях Ленгмюра-Блоджетт. Введение в молекулу порфирина длинноцепных заместителей обеспечивает высокую степень упорядоченности при самосборке фуллерен-порфиринов. Довольно привлекательными в этом плане являются алифатические углеводородные заместители, которые относятся к мезогенным группам, отвечающим за формирование жидкокристаллической мезофазы. Фуллерен-порфириновые конъюгаты, сочетающие свойства жидких кристаллов с фотоактивностью, могут быть интересными объектами для применения в оптике, оптоэлектронике и фотонике. Кроме того, наличие протяженных латеральных заместителей способствует фиксации соединений на искривленных поверхностях, что необходимо для конструкционной совместимости деталей, а также увеличивает возможность нанесения соединений из растворов. На данный момент наряду с большим разнообразием мезогенных производных фуллерена и порфиринов в литературе практически отсутствуют публикации, посвященные созданию фуллерен-порфириновых конъюгатов, обладающих жидкокристаллическими свойствами.
В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы направленного синтеза конъюгатов на основе наиболее распространенного фуллерена С60 и липопорфиринов, а
В руководстве работой принимала участие доцент, кандидат химических наук Брагина Н.А.
также изучение влияния длинноцепных заместителей в макроцикле на физико-химические свойства фуллерен-порфириновых конъюгатов.
Представленная работа является частью фундаментальных научных исследований, проводимых на кафедре Химия и технология биологически активных соединений МИТХТ им. М.В. Ломоносова в рамках темы № 1Б-4-355 «Разработка химических и биотехнологических методов модификации биологически активных соединений с целью моделирования жизненно важных процессов в природе и создания новых лекарственных препаратов».
Цель работы. Синтез и изучение свойств конъюгатов на основе фуллерена C60 и мезо- арилзамещенных порфиринов с длинноцепными алкильными заместителями.
Научная новизна. Осуществлен синтез серии новых конъюгатов на основе фуллерена и тетраалкоксифенилпорфиринов и их металлокомплексов.
Синтезированы новые моно-Р-формилтетрафенилпорфирины с длинноцепными заместителями в качестве удобных интермедиатов для создания фуллерен-порфириновых диад.
Впервые показано, что фуллерен-порфириновые конъюгаты способны к образованию мезофазы. На проявление жидкокристаллических свойств оказывают влияние длина углеводородных заместителей порфирина и наличие металла-комплексообразователя.
Исследована возможность формирования мономолекулярных слоев Ленгмюра фуллерен-порфириновыми конъюгатами.
Практическая значимость. Отработан эффективный способ получения конъюгатов на основе фуллерена C60 и длинноцепных мезо-арилпорфиринов, заключающийся в конденсации C60 и моно-Р-формилтетраалкоксифенилпорфиринов по методу Прато.
При изучении жидкокристаллических свойств выявлены термотропные мезогены на основе фуллерен-порфириновых конъюгатов. На основе синтезированных, в том числе ЖК, конъюгатов получены стабильные и высокоорганизованные монослои Ленгмюра. Полученные результаты свидетельствуют о возможности получения сверхтонких пленок на основе данных соединений с перспективой создания на их основе многофункциональных элементов для органических фотовольтаических приборов.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Разработка схемы и осуществление синтеза конъюгатов на основе фуллерена C60 и мезо-арилзамещенных порфиринов с различной длиной алкильных заместителей и их металлокомплексов с Ni, Cu, Zn.
-
Синтез исходных синтонов и интермедиатов для получения фуллерен- порфириновых конъюгатов.
-
Исследование жидкокристаллических свойств полученных конъюгатов.
4. Изучение способности полученных фуллерен-порфиринов к образованию монослоев Ленгмюра.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на VIII школе- конференции молодых ученых стран СНГ по Химии порфиринов и родственных соединений (Гагра, 2009), на ХІІІ международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии» (Суздаль, 2010), на II Международной молодежной школе конференции по физической химии краун-соединений, порфиринов и фталоцианинов (Туапсе, 2010), на ХІ Международной конференции по физической и координационной химии порфиринов и их аналогов (Одесса, 2011), на III Международной молодежной школе- конференции по физической химии краун-соединений, порфиринов и фталоцианинов (Туапсе, 2011), на IV молодежной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии-2011» (Москва, 2011), на XIV Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии-2012» (Тула, 2012), на Международной молодежной научной школе «Химия порфиринов и родственных соединений» в рамках фестиваля науки (Иваново, 2012).
Публикации. По материалам работы опубликовано 5 статей и тезисы 8 докладов на российских и международных конференциях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 138 ссылок. Работа изложена на 126 страницах, содержит 16 таблиц, 21 схему и 85 рисунков.
![Синтез, строение, свойства аддуктов[60]фуллерена с органическими азидами, содержащими электроноакцепторные заместители](/i/i/4257/445960.png "Синтез, строение, свойства аддуктов[60]фуллерена с органическими азидами, содержащими электроноакцепторные заместители Юсупова Гульшат Гумаровна")