二维金属卟啉及其衍生物结构和催化性能的理论计算研究文献综述

 2022-01-08 08:01

全文总字数:6248字

文献综述

1.引言卟啉化合物及其衍生物是一类具有高度π共轭结构的有机大环分子,它具有丰富的结构多样性、良好的配位性能、优异的光电性能及独特的自组装性能,被广泛应用于各种化学物质的荧光检测[1,2]、催化各类有机反应[3-6]、能量转化[6-8],光子学[9]和生物医学[6,7]等广泛领域。

目前,卟啉的合成、结构解析、性质研究以及应用已经相对成熟。

例如,卟啉及其衍生物的光捕获,氧气传输和催化作用,使其成为生物系统中各种蛋白质的辅助因子;卟啉芳香性的π共轭结构,使其展现出了某些独特的光学和电化学特性,并成为分子电子,人工光收集,生物医学和分子识别等各种应用的有力工具;另外,卟啉的中心配位空位,也使其成为超分子组装前体的备选材料[10-12]。

采用实验方法研究金属卟啉及其衍生物的催化活化存在成本较高、对复杂机理难以深入探究等问题。

随着计算机运算能力的发展,利用理论模拟方法研究其活性的实用性进一步增强。

通过理论模拟方法研究金属卟啉及其衍生物催化活化中各中间体的结构特性,可以探究其结构性质与催化活性和选择性之间的关系,得到影响其催化活性和选择性的关键因素,为实验上合成高活性高选择性的金属卟啉类催化剂提供理论指导。

利用理论模拟方法探究金属卟啉及其衍生物催化活化的反应机理,可以寻找反应过程的最优路径,更深入地分析和阐明金属卟啉及其衍生物催化氧化的实验现象和实验结果,并避免实验的盲目性造成人力和原料的浪费。

2.金属卟啉及其衍生物的结构与特性2.1金属卟啉及其衍生物的结构卟啉及金属卟啉类化合物的母体结构均为卟吩,卟吩是由4个吡咯环通过亚甲基相连而成的具有平面共轭环状结构的大分子(见图1-1(a))。

卟啉是卟吩环上的氢原子部分或全部被其他原子或者基团取代的同系物和衍生物的总称(见图1-1(b))。

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