项目名称: 有机及金属有机氢键体系的混合价电子转移

项目编号: No.21472196

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无机化学

项目作者: 钟羽武

作者单位: 中国科学院化学研究所

项目金额: 95万元

中文摘要: 氢键参与的混合价电子转移研究现状还远未能实现它真正的研究意义。本项目拟以含有氢键单元的基团为桥基,设计合成具有两个或多个氧化还原中心的氢键体系,并研究材料在溶液状态、超分子体系、以及自组装单层膜三个层次的电子转移过程。使用三芳胺、环金属钌、二茂铁等电子离域程度大的化合物为氧化还原活性中心,减少近红外区域吸收干扰,提高混合价电荷转移吸收的强度和分辨率。以具有较大结合常数的氢键构筑基元如脲基嘧啶酮等为桥联基团,发展稳定的、具有明显混合价电荷转移吸收的氢键桥联多中心体系,并探索氢键诱导的混合价电子转移机理。以脲基为桥联基团,通过外加互补氢键基团,调控两端氧化还原中心之间的电子耦合程度。考虑不同端基配体和取代基效应,并结合电化学、近红外光谱方法以及理论计算,系统研究氢键混合价体系的价间电子偶合,发展新型氢键分子导线,并为进一步理解自然界中广泛存在的电子转移过程提供理论基础。

中文关键词: 混合价化合物;有机光电材料;氢键;分子设计;电子转移

英文摘要: The current research state of the studies on the hydrogen bond-mediated mixed-valent electron transfer is far from statisfactory. This research proposal is devoted to the synthesis and electron transfer studies of redox-acetive multi-center systems with a hydrogen bond, or a functional group that can form a hydrogen bond, as the bridging ligand.The electron transfer processes will be examined in solution, supramolecular systems, and self-assembled monolayers. Materials with high degree of charge delocalization, such as triarylamine, cyclometalated ruthenium, and ferrocene will be used as the redox centers. This is helpful for reducing the near-infrared absorption interference and improving the intensity and resolution of the intervalence charge transfer transitions. Materials that are able to form a hydrogen bond with a large binding constant, such as ureido-pyrimidinone derivatives, will be used as the bridging ligand for the construction of stable mixed-valence systems with distinct intervalence charge transfer transitions. The electron transfer mechanism of these systems will be investigated as well. In addition, urea will be used as the bridging ligand to mediate the electronic coupling between two redox termini, and the degree of electronic coupling is expected to be modulated by forming a side-chain hydrogen bond with certain anions and nitrobenzene derivatives. The aim of this proposal is to systematically examine the electronic coupling of mixed-valence hydrogen-bond systems by using a combination of various experimental and theoretical techniques such as electrochemistry, near-infrared absorptions, DFT and TDDFT calculations, and substituent effect. These studies are pertinent to the development of hydrogen-bond molecular wires and the understanding of the mechanism in the electron transfer processes occurring in nature.

英文关键词: mixed-valence compounds;org. optoelectronic materials;hydrogen bonding;molecular design;electron transfer

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