光敏多孔有机聚合物的设计合成及其光催化性能的文献调研开题报告

1. 研究目的与意义

1.1 研究背景

bodipy （4,4-difluoro-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene） 是一类新兴有机氟硼类荧光染料，最早是在1968年由 treibs和kreuzer所合成。bodipy具有许多优良的性能，例如相对于其他有机发光基团，它具有更高的摩尔消光系数、高的荧光量子产率、良好的光和化学稳定性、较窄的吸收和发射光谱半峰宽，并且易于进行分子结构的修饰，从而易实现对其光电性能进行改进。这些优异的性能使得 bodipy 被广泛应用于现代生物、化学分析检测和光电材料科学等领域，如化学传感器、蛋白质标记、太阳能电池、电致发光材料和三阶非线性材料^[4]。

有机多孔聚合物（porous organic polymers, pops）主要以轻质元素构成, 与金属有机框架（mofs）、硅基材料、碳材料等相比, pops 具有制备的多样性, 结构的可设计性, pops 可以通过功能化后修饰, 抑或是采用不同的合成方式来调节其功能。pops 材料具有较高的比表面积、密度小、易于功能化和性质稳定等特点, 被广泛应用在异相催化, 气体吸附分离, 传感等各个方面。因此功能性多孔有机聚合物的设计合成有着重要意义^[5]。

bodipy荧光色团由于其较高的量子产率、良好的溶解性、易于进行化学修饰以及激发波长在可见光区域等特点,其在材料化学及医用材料等众多领域都具有广泛的应用前景。bodipy 荧光色团由于其较高的量子产率、良好的溶解性、易于进行化学修饰以及激发波长在可见光区域等特点,因而作为光敏剂广泛应用于材料化学、化学生物学以及生命科学领域。本课题的主要研究目的是合成带有醛基的多孔有机聚合物，然后通过后修饰官能化的方法将醛基转换成光敏氟硼二吡咯（bodipy）基团，使得改性后的有机多孔聚合物可以在光催化有机合成如甲基苯基硫醚氧化反应方面表现出较为优异的性能。xie^[4]课题组将 bdp 和顺铂键合获得 bdp 和铂药的复合物，该复合物既具有顺铂的化疗效果，又具有 bdp 的发光功能，通过荧光成像可以确定其在活细胞中的分布。该课题组还将化疗药物顺铂和紫杉醇同 bdp 键合到一起， 该复合物可以自组装成纳米粒，其可以被癌细胞内吞，同时起到联合化疗和荧光成像的双重作用。余周^[1]等报道了bodipy聚合物的合成，性质及其对苄胺的好氧氧化的光催化性能，采用suzuki偶联反应合成了固体bodipy聚合物，是一种温和条件下苄胺与2-氨基噻吩氧化缩合反应的高效多相光催化剂。它在辐照下具有高度的热性和光化学稳定性，可多次重复使用。李伟^[2]等报道了tio₂/bodipy在多孔多相可见光催化剂上的功能化hipe聚合材料，高内相乳液聚合(polyhipe)材料是以碘功能化硼二吡咯烷酮(io-bodipy)固定于其表面，形成多孔多相有机光催化剂(iod-bodipy-polyhipe).它在可见光下对芳香族硫化物的选择性氧化反应具有较高的催化效率，99%以上的底物被转化为亚砜。未发现硫化物的过氧化产物砜。最重要的是，与以往的非无机多相光催化剂相比，碘-bodipy-聚hipe的反应速率是以往的1.6倍。chen^[4]课题组设计和合成了同时具有光热和光动力效果的 bdp,pt作为重原子有非常高的自旋轨道耦合常数，这可以促进单线态到三线态的系间窜跃。同时pt未被占据的 d_x2-y2轨道为激发态电子的非辐射跃迁提供空间。因此，该体系可以在单一光源照射下同时产生光热治疗和光动力治疗的双重效果。

2. 研究内容和预期目标

2.1 主要研究内容

1、拟合成带有醛基的有机多孔聚合物材料。

2、对含醛基多孔有机聚合物进行后修饰，将醛基取代换成bodipy基团

3. 研究的方法与步骤

1、先以2,3,6,7,10,11-六羟基三苯（hot）和四氟对苯二甲醛（tfta）为原料在氮气保护下采用“一锅法”合成带有醛基的有机多孔聚合物。

2、在三氟乙酸的催化下，用吡咯和醛基进行缩合反应，然后通过四氯苯醌氧化，在碱环境中与三氟化硼乙醚络合物进行配位反应生成目标产物。

3、使用红外吸收光谱仪、x射线衍射、紫外-可见分光光度计、热重分析仪等对材料进行表征。

4、将最终产物用于降解水溶液中的罗丹明b，测量反应速度及反应程度。

4. 参考文献

[1]y. zhou , z. zhou, y. li, et al. synthesis and properties of bodipy polymers and their photocatalytic performance for aerobic oxidation of benzylamine[j]. catal. commun. 64: 96-100.

[2]w. li, l. li, g. cui, et al. hipe polymerization materials functionalized with iodic-bodipy on the surface as porous heterogeneous visible-light photocatalysts[j]. chem. - asian j., 2016. 12(4):392-396.

[3]徐洋. 功能化多孔有机聚合物的合成策略及其催化性能研究[d]. 华东师范大学,2019.

5. 计划与进度安排

1、2019年12月23日-2022年1月12日

查阅课题相关文献，思考可能的合成步骤，熟悉仪器设备。

2、2022年2月24日-2022年3月13日