氢化酶金属中心的模拟研究--模型化合物的合成与表征

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面对能源危机和环境恶化,各国政府和科学家对氢气这一可再生、无污染、高能质比的清洁能源日益重视。本文围绕氢化酶模型化合物展开研究,主要包含以下几个方面的内容:1、使用现有配体2-(N,N-二(2-巯基乙基)胺甲基)吡啶和十二羰基三铁反应得到了一个非预期的产物,通过各种表征推理了一种可能的受铁硫配位影响的分子内碳-硫/氮键断裂重组机理。2、设计合成了一种含苯乙烯基配体的铁铁氢化酶模型化合物[Fe2(μ-S2)CHCPh(CO)6](FCC),并对此化合物做了全面的谱学表征得到了它的晶体结构。从红外光谱及晶体结构上得知,这个化合物是一个典型的六羰基化合物。在结构上,苯环通过一个乙烯基与[2Fe2S]簇相连,故在电化学的可逆性上该化合物相较苯二硫酚与二铁直接相连的相关模型化合物略差。3、设计合成了一个含苯二硫酚结构的铁铁氢化酶模型化合物[Fe2(μ-S2)C6H2(OH)(OOCCH2N3)(CO)6],在对它进行了谱学表征并得到了它的晶体结构以后,将它通过"Click"反应修饰到炔基功能化了的聚乙烯亚胺(PEI)上,得到聚合物PEI-2Fe2S。对聚合物PEI-2Fe2S的电化学研究表明,聚乙烯亚胺框架结构的位阻使得原本在电化学还原过程中二铁中心的ECE可逆两电子过程的受阻,分子内旋转不能发生,在电化学上仅表现出一电子可逆过程及其中间体的分解过程。同时,在比较高的酸浓度下,聚合物PEI-2Fe2S的酸催化电流仍然可以持续增加,表现出优于小分子模型化合物的酸催化性能。4、通过“Click反应”制得了一个全新的多氮螯合型配体L。在对此配体进行了全面的表征之后,将此配体与铜、铁离子配合获得了两个配合物[CuCl2L]·EtOH与[Fe(NCS)2L]·MeCN,得到了这两个配合物的晶体结构。
摘要第1-4页
Abstract第4-6页
目录第6-10页
第一章 前言第10-51页
   ·引言第10-14页
     ·能源紧张与绿色氢能源第10-11页
     ·现行工业制氢方法第11-12页
     ·氢化酶第12-14页
   ·铁铁氢化酶第14-20页
     ·铁铁氢化酶的结构第15-16页
     ·铁铁氢化酶活性中心的模型研究第16-20页
   ·镍铁氢化酶第20-26页
     ·镍铁氢化酶的结构第21-23页
     ·镍铁氢化酶活性中心的模型研究第23-26页
   ·单铁氢化酶第26-44页
     ·单铁氢化酶的结构研究第27-36页
     ·单铁氢化酶活性中心模型研究第36-42页
     ·单铁氢化酶的理论计算研究第42-44页
   ·参考文献第44-51页
第二章 一般实验部分第51-55页
   ·试剂来源和预处理第51-52页
   ·实验仪器第52-54页
     ·红外光谱第52-53页
     ·电化学实验第53页
     ·核磁共振谱第53页
     ·X-射线单晶衍射分析第53-54页
   ·参考文献第54-55页
第三章 含吡啶环的二巯基配体用于铁铁氢化酶模型化合物第55-65页
   ·引言第55页
   ·相关化合物的合成第55-56页
     ·2-(N,N-二(2-巯基乙基)胺甲基)吡啶(H_2L~1)的合成第55-56页
     ·H_2L~1与十二羰基三铁的反应第56页
   ·结果与讨论第56-62页
   ·本章小结第62-63页
   ·参考文献第63-65页
第四章 含苯乙烯基配体的铁铁氢化酶模型化合物第65-91页
   ·引言第65-67页
   ·相关合物的合成第67-70页
     ·苯基溴乙炔(1b)的合成第67页
     ·1,2-二炔丙基氧基苯(2a)的合成第67页
     ·1,2-二(3-溴-炔丙基氧基)苯(2b)的合成第67-68页
     ·Sonogashira耦合制邻苯二炔(一)第68页
     ·Sonogashira耦合制邻苯二炔(二)第68-69页
     ·2-苯乙烯硫酮的合成第69页
     ·2-苯乙烯硫酮和十二羰基三铁的反应第69-70页
   ·结果与讨论第70-87页
     ·硫醇锂盐与十二羰基三铁反应第70-71页
     ·溴化物与[Fe_2S_2(CO)_6]反应第71-74页
     ·硫酮与十二羰基三铁的反应第74-83页
     ·化合FeCC的电化学表征第83-87页
   ·本章小结第87-88页
   ·参考文献第88-91页
第五章 以PEI为主干,对二苯酚基2Fe2S为活性单元的聚合模型化合物第91-120页
   ·引言第91-93页
   ·相关化合物的合成第93-95页
     ·N_3CH_2COCl的合成第93页
     ·[Fe_2(μ-S_2)C_6H_2(OH)_2(CO)_6]的合成第93-94页
     ·[Fe_2(μ-S_2)C_6H_2(OH)(OOCCH_2N_3)(CO)_6]的合成第94页
     ·PEI的功能化,PEI-alkyne的合成第94页
     ·聚合物PEI-2Fe2S的合成第94-95页
   ·结果与讨论第95-117页
     ·各化合物的合成第95-96页
     ·聚合物PEI-2Fe2S中铁的含量的测定第96-98页
     ·各化合物的谱学表征第98-104页
     ·相关电化学表征第104-117页
   ·本章小结第117-118页
   ·参考文献第118-120页
第六章 由“Click反应”制得的多氮螯合型配体及其配合物第120-139页
   ·引言第120-122页
   ·相关合物的合成第122-124页
     ·N-吡啶-2-基甲基-二炔丙基胺的合成第122页
     ·苄基叠氮的合成第122-123页
     ·化合物L的合成第123页
     ·[CuCl_2L]·EtOH的合成第123页
     ·[Fe(NCS)_2L]·MeCN的合成第123-124页
   ·结果与讨论第124-136页
     ·各化合物的合成第124-125页
     ·化合物的谱学表征第125-127页
     ·配体与化合物的电化学表征第127-130页
     ·[CuCl_2L]·EtOH的结构表征第130-133页
     ·[Fe(NCS)_2L]·MeCN的结构表征第133-136页
   ·本章小结第136-137页
   ·参考文献第137-139页
附录 氮杂卡宾化合物作为配体应用于氢化酶模型化合物第139-149页
 A.1 引言第139-140页
 A.2 相关化合物的合成第140-143页
  A.2.1 2,6-二溴甲基吡啶的合成(反应ⅰ)第140-141页
  A.2.2 化合物Im-1的合成(反应ⅱ)第141页
  A.2.3 2,6-二(亚甲基咪唑)吡啶的合成(反应ⅲ)第141页
  A.2.4 1,3-二溴甲基苯的合成(反应ⅳ)第141-142页
  A.2.5 化合物Im-2的合成(反应ⅴ)第142页
  A.2.6 1-苄基咪唑的合成(反应ⅵ)第142页
  A.2.7 化合物Im-3的合成(反应ⅶ)第142-143页
 A.3 结果与讨论第143-145页
  A.3.1 咪唑盐的合成第143-144页
  A.3.2 卡宾配合物的合成第144-145页
 A.4 本章小结第145-146页
 A.5 参考文献第146-149页
致谢第149-150页
攻读学位期间的研究成果第150页
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