新型纤维素基过渡金属配合物的合成与电、磁性能研究

As complexes incorporating internal electronic coupling have been synthesized to substitute the traditional silicon-based materials, it is particularly significant to research on functionalized complexes that are made for conductive materials. Up to date, the study on such complexes as conductive materials has been considerably confined, due to the expensive measuring substrate gold and the measuring instrument Scanning Tunneling Microscope (STM). Therefore, it is aimed to use the chemically modified cellulose ligands (L1–L3) to substitute the gold substrate. Meanwhile, it is to synthesize a couple of electronically coupled Ru2 complexes (11–14) via ligand exchange. Because of the strong affinity between metal (from the complex) and the carboxylate (from the cellulose), and as well as the π-πelectronic interaction from the aromatic ferrocene parts, it is supposed to form a Ru2 complex train on the ligand (L1)-based cellulose film, followed by the measuring of its conductive and magnetic properties. It is as well proposed to synthesize sandwich-like cellulose-metal-cellulose complexes via the direct reaction between ligands (L1–L3) and the redox-active metal salts, and their conductive and magnetic properties are to be measured. This project is of much significance, providing a new direction for research on conductive complex materials.

随着合成分子内具有电子耦合效应的配合物用以替代传统硅基材料这一领域的大力发展，功能配合物在导电材料方面的研究显得尤为必要。然而迄今为止，用于研究配合物电导率的基底金以及测试仪器隧道扫描显微镜价格昂贵，因而限制了此类配合物在导电材料领域的大力发展。本项目拟将可再生高分子纤维素通过化学修饰得到含有羧基的纤维素配体（L1–L3），用以替代测试配合物电导率的基底金；并通过配体交换反应合成得到一系列具有分子内电子耦合效应的双核钌配合物（11–14）。由于配合物金属与纤维素羧基的强亲和性以及配合物中芳香环二茂铁的电子π-π作用，使得双核钌配合物可以在L1所制成的纤维素膜上排列成链，用以研究其电、磁性能。同时，将L1–L3与具有氧化还原活性的金属盐直接反应，拟得到具有纤维素—金属—纤维素夹心桥联结构的大配合物并研究其电、磁性能。项目研究具有重要的创新意义，为功能配合物导电材料的研究提供了新的方向。

发光材料的合成及其应用研究是功能材料研究领域的一大热点，主要分为包括含有共轭发色团的发光材料和不含共轭发色团的非传统发光材料。本项目坚持在实践中探索，研究中创新，在前期电、磁性能研究的基础上逐步转为符合发展方向的光学性能研究。重点以林产资源纤维素和松香为原料，拓展两者在发光材料方向的研究。. 本项目具体研究内容可以分为四个部分：1）基于立项思路，开发了一个新型纤维素溶解体系四丁基氢氧化铵/二甲亚砜（TBAH/DMSO），实现了常温下快速高效溶解纤维素，并提出一种全新的纤维素溶解机理，即自由基引发纤维素在TBAH/DMSO体系中的快速溶解；2）基于TBAH/DMSO溶解体系，开发了一个纤维素自催化均相醚化反应方法，实现了申报书中目标纤维素配体（纤维素醚）的合成，并首次报道了纤维素醚的荧光与磷光性能及其发光机理，为非传统发光材料的合成研究提供了新的思路；3）基于立项思路中电、磁性能研究的目标，我们分别合成了单分子磁性配合物和松香基电化学活性化合物。但鉴于合成化合物与纤维素的低亲和性能，申报书中纤维素基配位高聚物的合成及其电、磁性能研究未能实现；4）基于对林产资源松香的开拓，合成了多种具有聚集诱导发光性能的脱氢枞酸基化合物，开拓其在荧光成像方向的应用。该方向的研究暂未有人报道，为林产资源松香的开发利用提供了新的方向。. 综上所述，本项目在探索实践的基础上，致力于交叉领域的开拓发展，聚焦于纤维素基和松香基荧光材料的合成与应用研究，为林产资源的高值化利用研究提供了新的思路。