摘要
二聚体结构在天然产物中是普遍存在的。与相应的单体分子相比，二聚体分子往往表现出较强的生物活性及优异的光、电、催化性能。西弗碱二聚体是一种含有两个亚胺基的化合物，两个亚胺基团构成的端基种类、取代基种类以及桥连基团的种类都富于变化，因此西弗碱二聚体结构更加灵活，更易于修饰。西弗碱二聚体可被广泛的应用于各个领域，例如医药领域、分析化学领域、光化学领域等。 本研究设计了三个系列(4-甲氧基苯甲醛系列，简称MF系列；噻吩-2-甲醛系列，简称TFD系列；2-乙酰基噻唑系列，简称AT系列)的西弗碱二聚体化合物，最终每个系列成功制备了三种二聚体。对这九种西弗碱二聚体，我们运用元素分析、红外、紫外、核磁表征了其组成和结构。对其中的五种二聚体，我们还得到了它们的晶体，并通过单晶X-射线衍射法确定了晶体结构。性质研究方面，测试了这些二聚体的荧光光谱，发现它们都有较强的荧光发射性质，部分二聚体在紫外光的照射下能发出肉眼可见的荧光。在对这九种西弗碱二聚体的光学性质进行表征中，发现了一个有意思的现象：同一系列中的三种二聚体，其紫外-可见光谱和荧光光谱非常相似。为了解释这一现象，我们运用TD-DFT/B3LYP/6-311+G(d,p)理论方法重现了它们的紫外-可见光谱。计算结果和实验结果非常吻合，因此可以用前线轨道理论对紫外光谱给出合理的解释。在仔细比较了主要吸收峰的跃迁机制后，我们发现，这些烷基链连接的芳香环西弗碱二聚体的两个主要吸收峰都来源于π→π*跃迁，与跃迁直接相关的各前线轨道和烷基桥连接链几乎没有任何关系。所以，观察到的紫外-可见光谱也与烷基桥连接链的长短无关，只和端基的类型有关。对荧光光谱的理论重现在部分化合物中未取得成功，故无法系统比较，但据合理推测，应该与紫外-可见吸收光谱有类似的情形。光学性质的理论重现取得了成功，这也意味着可以通过调控端基结构来预测新化合物的紫外-可见光谱，但是晶体结构的预测则没这么容易。一个明显的例子是MF系列中的两个西弗碱二聚体MF-PDA和MF-BDA分别以空间群P43212(No.96)和P21/n(No.14)结晶，前者属于四方晶系、D4点群，对称性远高于后者的单斜晶系、C2h点群，尽管二者有相似的分子结构和弱相互作用力，甚至有几乎相同的熔点。
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