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四硫富瓦烯(TTF)及其构成单元1,3-二硫杂环戊烯(DT)衍生物,由于具有特殊的结构和优良的物理性能,在非线性光学(NLO)、分子电子学和生命科学等领域展示出了诱人的应用前景,成为人们关注的焦点。基于此本文设计合成了4个富硫杂环共轭结构的有机分子:3-(4,5-二硫-3-亚甲基吡啶基-1,3-二硫代环戊烯-2-亚基)萘吡喃酮1;3-(4,5-二甲酯基-1,3-二硫代环戊烯-2-亚基)萘吡喃酮2;4’,5’-二氮-9’-二[(4,5-二硫-3-亚甲基吡啶基)-1,3-二硫环戊丙烯]芴3;4,4’,5,5’-四苄硫基-四硫富瓦烯4。通过核磁、质谱、红外、紫外/可见光谱、元素分析等手段进行了表征,确定了化合物的结构。利用化学法和扩散法得到化合物1、3和4的单晶,通过单晶X-射线衍射仪(CCD)测定了其晶体结构。化合物1为斜方晶系,Pbcn空间群,化合物成非平面构象。1,3-二硫杂环上的两个吡啶取代基团位于对立的方向,使之形成一个椅式结构,同时,通过氢键形成了三维的超分子结构;化合物3为单斜晶系,C2/c空间群。两个吡啶环与1,3-二硫杂环所在的平面形成半椅式构象,且外面的两个吡啶环向同一侧翘起;化合物4为三斜晶系,Pī空间群,一侧的两个苯环与四硫富瓦烯所在的平面形成半椅式构象。分别研究了化合物的热稳定、电化学和荧光等性质。化合物1、2、3和4的热稳定性研究结果表明,1、2、3和4的有机骨架分别在300°C、390°C、350°C和290°C以后开始坍塌,具有较好的热稳定性。化合物1和2的循环伏安测试结果表明,1为单电子两步氧化过程,第一氧化电位Eox1 =–0.68 V,第二氧化电位Eox2 = 1.00 V;2为两电子一步氧化过程,Eox = 1.21 V。实验得到的HOMO轨道能量是EHOMO =–5.16 eV 1和EHOMO =–5.42 eV 2。在CH2Cl2溶剂中对化合物1、2和3的荧光测试结果表明,来源于分子内部电荷跃迁的荧光发射峰分别出现在(577 nm)1、(410 nm、460 nm)2和(465 nm)3。没有得到化合物4的荧光发射峰。运用Gaussian 03程序,采用密度泛函(DFT)方法在B3LYP/6-31+g(d,p)水平上计算,研究化合物1、2和3的电子结构和前线分子轨道能级分布。结果表明,理论计算值(EHOMO =–5.12 eV 1,EHOMO =–5.43 eV 2)与实验计算结果(EHOMO =–5.16 eV 1,EHOMO =–5.42 eV 2)基本一致。由于HOMO与LUMO之间的实验能隙值较小(Eg = 2.38 eV 1,2.35 eV 2),所以容易完成由激发态向基态的跃迁,从而有利于荧光的产生。