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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張育菖
研究生(外文):Yu-chang Chang
論文名稱:4-(1-己炔基)苯甲硫醇自組裝於奈米金簇上之探討
論文名稱(外文):The Studies of Self-Assembled 4-(Hexyn-1-yl)benzyl Mercaptan on Nano Gold Clusters
指導教授:何珮華
指導教授(外文):Pei-hua Ho
學位類別:碩士
校院名稱:靜宜大學
系所名稱:應用化學研究所
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:金簇自組裝
外文關鍵詞:gold clustersself-assembled
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本實驗主要目的在於合成出4-(hexyn-1-yl)benzyl mercaptan(4),再以化合物4當作吸附劑,將其自組裝於金奈米粒子上,形成單分子層保護簇(Monolayer Protected Clusters, MPCs)(6),並觀測其MPCs(6)的物理、電子等性質。
將1-hexyne逐步反應生成potassium (1-hexyn-1-yl)trifluoroborate (1),再將4-bromobenzyl alcohol與化合物1進行偶合反應,得到4-(hexyn-1-yl)benzyl alcohol(2)。然後化合物2進行Wittig reaction將OH基團置換成Br基團,產物為4-(hexyn-1-yl)benzyl bromide(3)。最後進行取代反應將化合物3的Br基團取代成為SH基團,即為4-(hexyn-1-yl)benzyl mercaptan(4)。化合物4進行二相法(two-phase method)即可合成出其MPCs(6)。
由NMR光譜測定中得知,化合物4未能有效的吸附在金奈米粒子上。UV-visible光譜測定中得到化合物4及化合物6的最大吸收波長(λmax)均會因溶劑的極性不同而產生位移。而電化學測定中,化合物6僅具有還原電位,即不可逆(irreversible)反應。
The central target of this experiment is the synthesis of 4-(hexyn-1-yl) benzyl mercaptan(4). The adsorbent, compound 4 could self-assemble on gold nanoparticles to form compound 6, monolayer protected clusters (MPCs), and compound 6 was measured the physical and electronic properties.
1-Hexyne was reacted gradually to get potassium (1-hexyn-1-yl) trifluoroborate(1), then 4-bromobenzyl alcohol and compound 1 underwent coupling reaction to give 4-(hexyn-1-yl)benzyl alcohol(2). Then the OH group of compound 2 was replaced by bromide ion through Wittig reaction that would obtain 4-(hexyn-1-yl)benzyl bromide(3). The Br group of compound 3 was substituted for the SH group to get 4-(hexyn-1-yl)benzyl mercaptan(4). Compound 4 underwent two-phase method to give MPCs(6).
In NMR measurement, compound 4 didn’t adsorb on gold nano- particles well. Addition, in UV-visible spectra, the absorption maxima (λmax) of compound 4 and 6 would shift because of polarity of the solvents. In the electrochemical, compound 6 only has reduction potential and it was irreversible.
目 錄
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 有序薄膜(Organized Thin Flims)技術—Langmuir-Blodgett薄膜及自組裝單分子層 3
1.2.1 Langmuir-Blodgett薄膜(Langmuir-Blodgett Flims, L-B膜) 3
1.2.2 自組裝單分子層(Self-Assembled Monolayers, SAMs) 5
1.3 單分子層保護簇(Monolayer Protected Clusters, MPCs) 14
1.4 實驗設計 22
第二章 實驗部分 24
2.1 藥品部分 24
2.2 儀器部分 27
2.3 合成部分 29
Potassium(1-hexyn-1-yl)trifluoroborate (1)的合成 30
4-(hexyn-1-yl)benzyl alcohol (2)的合成 31
4-(hexyn-1-yl)benzyl bromide (3)的合成 32
4-(hexyn-1-yl)benzyl mercaptan (4)及bis(4-(hexyn-1-yl)benzyl)disulfide (5)的合成 33
monolayer protected clusters (6)的合成 35
第三章 結果與討論 36
3.1 標的化合物的合成 36
3.1.1 標的化合物的合成路徑 37
3.2 單分子層保護簇(Monolayer Protected Clusters, MPCs)的合成 44
3.3 光譜測定 46
3.3.1 核磁共振光譜(NMR Spectroscopy) 46
3.3.2 紫外線-可見光光譜(UV-visible Spectroscopy) 48
3.4 電化學性質測定 49
第四章 結論 50

圖 目 錄
圖 1. L-B膜的簡易製程 4
圖 2. L-B膜的轉移 4
圖 3. SAMs的簡易製程 6
圖 4. carboxylic acid在Ag及Al2O3表面的排列 7
圖 5. organosilicon的SAMs形成示意圖 8
圖 6. 一些可形成SAMs的有機硫化物 9
圖 7. 一些在SAMs的表面所進行的反應, 10
圖 8. μCP的簡易流程圖 13
圖 9. MPCs的應用範圍 16
圖 10. 置換反應後的MPCs進一步進行偶合反應圖例 18
圖 11. Mirkin的實驗示意圖 20
圖 12. 陳俊顯實驗室的離子感應器實驗示意圖 21
圖 13. 目標硫醇結構圖 22
圖 14. 合成流程圖 29
圖 15. 標的化合物逆合成圖示 36
圖 16. 標的化合物合成路徑(1) 37
圖 17. 標的化合物合成路徑(2) 38
圖 18. 標的化合物合成路徑(3) 39
圖 19. 4-(hexyn-1-yl)benzyl alcohol的合成反應的反應機構 40
圖 20. 4-(hexyn-1-yl)benzyl bromide的合成反應的反應機構 41
圖 21. PPh3與4-(hexyn-1-yl)benzyl bromide反應生成鹽類圖示 42
圖 22. 4-(hexyn-1-yl)benzyl mercaptan的合成反應的反應機構 43
圖 23. 二相法的簡易流程圖 45
圖 24. 化合物6與化合物4的1H NMR光譜比較圖 47

表 目 錄
表 1. 化合物4與化合物6在不同溶劑中之UV-visible光譜圖的最大吸收波長(λmax)及表面電漿吸收波長 48

附錄圖目錄
附錄圖 1. 化合物1之1H NMR光譜圖 56
附錄圖 2. 化合物1之13C NMR光譜圖 57
附錄圖 3. 化合物2之1H NMR光譜圖 58
附錄圖 4. 化合物2之13C NMR光譜圖 59
附錄圖 5. 化合物2之質譜圖 60
附錄圖 6. 化合物3之1H NMR光譜圖 61
附錄圖 7. 化合物3之13C NMR光譜圖 62
附錄圖 8. 化合物3之質譜圖 63
附錄圖 9. 化合物4之1H NMR光譜圖 64
附錄圖 10. 化合物4之13C NMR光譜圖 65
附錄圖 11. 化合物4之質譜圖 66
附錄圖 12. 化合物5之1H NMR光譜圖 67
附錄圖 13. 化合物5之13C NMR光譜圖 68
附錄圖 14. 化合物5之質譜圖 69
附錄圖 15. 化合物6之1H NMR光譜圖 70
附錄圖 16. 化合物6之13C NMR光譜圖 71
附錄圖 17. 化合物6(以甲醇清洗後)之1H NMR光譜圖 72
附錄圖 18. 化合物4在丙酮中的UV-visible光譜圖 73
附錄圖 19. 化合物4在甲苯中的UV-visible光譜圖 74
附錄圖 20. 化合物6在丙酮中的UV-visible光譜圖 75
附錄圖 21. 化合物6在甲苯中的UV-visible光譜圖 76
附錄圖 22. 化合物6的CV圖 77
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