本文介绍了一种新型化合物——四溴取代的水溶性萘菁锌的合成及性质研究。萘菁锌是一类具有高度共轭体系的化合物,这些化合物在可见光区域尤其是红光和黄光区域具有很强的吸收能力。由于它们独特的化学结构和光谱特性,萘菁锌及其衍生物被广泛研究,并应用于光动力治疗、光学材料、催化剂等领域。萘菁锌的中心金属可以灵活替换,周围共有16个可修饰的位点,这使得萘菁锌类化合物在设计和合成方面具有极大的灵活性和可定制性。此外,萘菁锌分子在紫外可见区和近红外区表现出的光限幅性质吸引了研究者的注意,为光限幅材料的应用提供了可能。
为了解决萘菁在常用有机溶剂中溶解性差的问题,研究者设计了一种新的合成策略,即通过在萘菁分子上引入苯甲酸甲酯,然后利用NaOH进行水解反应,最终得到苯甲酸取代的萘菁锌配合物。苯甲酸基团的引入,增加了分子的亲水性,使得新合成的萘菁锌配合物在水和有机溶剂中均具有良好的溶解性。
研究中对新合成的萘菁锌进行了全面的物理化学表征。使用了紫外可见吸收光谱、核磁共振谱(NMR)、质谱(MS)和红外光谱(FT-IR)等技术手段,以确保合成出的目标化合物结构的准确性和纯度。通过紫外可见光谱分析,研究人员测试了化合物在不同溶剂中的溶解性,特别是其水溶性。
在光限幅性质的测试中,研究人员使用波长为1053nm,脉宽为18纳秒的激光对萘菁锌溶液进行了测试。实验结果表明,这种新型的萘菁锌配合物在特定浓度的DMF(N,N-二甲基甲酰胺)溶液中表现出良好的光限幅特性,光限幅阈值达到0.2mJ,这显示了其作为光限幅材料的潜力。
此外,萘菁类化合物相较于传统的酞菁类化合物,因其更大的共轭体系和红移的吸收光谱,在光学特性上有显著的优势。萘菁分子外围增加的四个苯环,显著扩大了共轭体系,改善了其光学透过窗口,因此具有更优秀的光学性质和光限幅特性。通过溴元素的引入,进一步增强了萘菁的光限幅能力。
文章还提到了研究中使用的实验设备和实验条件,如使用了Sunlight 200ns Nd:YLF激光系统,并记录了实验中的能量范围。文章列出了参与研究的主要人员和他们的工作单位,并对支持研究的资金项目进行了说明,同时提供了第一作者和通信联系人的详细信息。
本研究成功设计并合成了一种具有光限幅性质的新型水溶性萘菁锌配合物,并对其物理化学性质和光限幅性能进行了系统性的研究和评价。这项工作不仅丰富了萘菁锌类化合物的化学多样性,也为光限幅材料的研究和应用提供了新的思路和材料选择。