通过非共价构象锁定和端基工程策略设计高效率的A-D-A型稠环电子受体
生物化学第三版课后章习题详细解答
生物化学(第三版）课后--章习题详细解答————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：生物化学（第三版)课后3 －13章习题详细解答第三章氨基酸习题1.写出下列氨基酸的单字母和三字母的缩写符号：精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸。
[见表3-1]表３-1 氨基酸的简写符号名称三字母符号单字母符号名称三字母符号单字母符号丙氨酸（alanine) Ａla A 亮氨酸（lｅuciｎe) Lｅu L 精氨酸(ａrｇinine) AｒｇR 赖氨酸（ｌysiｎe）LyｓK天冬酰氨(aspａraｇines) Asn N 甲硫氨酸(蛋氨酸)(methioｎｉne）Ｍet Ｍ天冬氨酸(aspartｉc aｃid) Asp Ｄ苯丙氨酸（pｈenylalaｎine）Phe F Asｎ和/或Asp Ａsｘ B半胱氨酸（ｃystｅinｅ) CyｓＣ脯氨酸(ｐrａｌine）PrｏP 谷氨酰氨（glｕtamine) Gｌn Q 丝氨酸（serｉne) Ｓer S 谷氨酸(ｇlutamic ａcid）Ｇlu Ｅ苏氨酸(thrｅonｉne) Ｔｈr ＴＧln和/或Ｇlu Ｇls Z甘氨酸(ｇｌｙcinｅ) Gly G 色氨酸（trypｔoｐhan) TｒｐＷ组氨酸(hiｓtidｉｎｅ) HiｓH 酪氨酸(ｔｙrosine) Tyr Ｙ异亮氨酸（isoleuｃinｅ）Ile I 缬氨酸（vaｌiｎe) Val V2、计算赖氨酸的εα-NＨ3+２0％被解离时的溶液PH。
［9．９]解:ｐH＝pKa +lg２0% pKａ= 10．5３（见表3-3,Ｐ133)pＨ＝10.53＋lg2０％=9．８3３、计算谷氨酸的γ-COOH三分之二被解离时的溶液pH。
[４.6]解:pH ＝pKａ+ lg2/3% pKa =4．2５ｐH = 4．25 + 0.176 ＝ 4.4264、计算下列物质0.3moｌ/L溶液的pＨ：(a)亮氨酸盐酸盐;(b)亮氨酸钠盐；(c）等电亮氨酸。
华理有机6-9章答案
答案： (a) C3H7NO 答案：
(b)
C2H3OCl
习题 6-2 试说明 2 己烯质谱中 m/z=41,55 和 84 的离子峰是怎样形成的。
b
CH3CH=CH CH2
a
CH2CH3 m/z=84
a －CH2CH3
CH3CH CHCH2 m/z=55
b － CH2CH2CH3
第6章
有机化合物的结构解析 思考题答案
思考题6-1 分别写出CH3Br，CH2Br2这二种化合物的同位素峰的类型及相应的峰强度的比值。 答案：CH3Br M:M+2 = 1:1 CH2Br2 M:M+2:M+4 = 1:2:1 思考题6-2 比较甲苯、顺丁二烯、环己烷和乙醇分子离子的稳定性。 答案：甲苯 >顺丁二烯 >环己烷 >乙醇 思考题6-3 当体系的共轭双键增多时，紫外光谱会发生什么变化，解释其原因。 答案：随着共轭双键的增长，分子的 π -π 共轭增强，减低了π →π 跃迁所需的能量，发色团吸收波 长向长波长方向移动，产生红移现象。 思考题6-4 CH3CN的最低能量跃迁是什么跃迁，请判断CH3CN是否有发色团。 答案：CH3CN分子内最低的能量跃迁是n→π ，CN基团是发色团。 思考题6-5 判断2,3-二甲基-2-丁烯是否有双键的红外吸收，解释其原因。 答案： 2,3-二甲基-2-丁烯是一个对称性很高的分子， 没有偶极距的变化， 因此没有双键的红外吸收。 思考题6-6 比较乙酸乙酯，乙酰氯，乙酰胺三个化合物的羰基伸缩振动峰的大小？ 答案：乙酰氯（1800cm ）> 乙酸乙酯（1735cm ）> 乙酰胺（1690cm ） 习题答案 习题 6-1 化合物 A,B 的质谱数据列于表中,试确定其分子式。
有机化学课后答案
b > c > a
假设下图为Sn2反应势能变化示意图，指出（a）,（b）,（c）各代表什么? 答案：
（a）反应活化能（b）反应过渡态（c）反应热放热
分子式为C4H.Br的化合物A，用强碱处理，得到两个分子式为C4H8的异构体B及C,写出A，B,C的结构
答案：
写出由（S）-2-溴丁烷制备（R）-CH3CH（0CbCH）CHCH的反应历程。
答案：
们应代表什么样的分子模型？与（I）是什么关系？
答案：
丙氨酸为组成蛋白质的一种氨基酸，其结构式为CHCH（NH）COOH用IUPAC建议的方法，画出其一对对映体的
三度空间立体结构式，并按规定画岀它们对应的投影式。
答案：
可待因（codeine）是有镇咳作用的药物，但有成瘾性，其结构式如下， 它可有多少旋光异构体。？？？？？
为2,3,4,5—四甲基己烷
a.3,3—二甲基丁烷b.2,4
d.3,4—二甲基一5—乙基癸烷
g.2—异丙基一4—甲基己烷答案：
2.5将下列化合物按沸点由高到低排列
a.3,3—二甲基戊烷b.
己烷
答案：
c>b>e>a > d
写岀2,2,4—三甲基戊烷进行氯代反应可能得到的一氯代产物的结构式。 答案：
2.12列哪一对化合物是等同的？（假定碳-碳单键可以自由旋转。）
答案：
3.8将下列碳正离子按稳定性由大至小排列：
答案：稳定性：
写出下列反应的转化过程： 答案：
分子式为OH。的化合物A，与1分子氢作用得到CHh的化合物。A在酸性溶液中与高锰酸钾作用得到一个含 有4个碳原子的羧酸。A经臭氧化并还原水解，得到两种不同的醛。推测 明表示推断过程。
手性亚砜合成
光学纯的亚砜化合物具有广泛而重要的应用价 值 ,它的用途大致可分为 3 类 : 手性中间体和辅剂 、
手性配体和催化剂及手性药物 。 111 手性中间体和辅剂
手性亚砜具有良好的手性传递能力 ,广泛用作 手性辅剂 。自从 Corey 开创手性亚砜用于美登素的 全合成后 ,手性亚砜频频用于各种天然产物的全合 成 ;也用于重要手性胺类和手性氨基酸类等化合物 的合成[1 —4] 。我国黄量 、周维善 、李焰 、白东鲁 、曾志
第5期
曾庆乐 手性亚砜合成
·747 ·
411 钛催化的不对称亚砜化反应 1984 年 Kagan[19] 首次报道了水改性的 TiΠ酒石
酸酯催化体系[ Ti (O2i2Pr) 4Π( + ) 2DETΠH2O = 1∶2∶1 ] 在亚砜化反应可以取得 90 %ee 以上高对映选择性 。 Kagan[20] 后来发现在 4 ! 分子筛存在下 , 以 Ti (O2i2 Pr) 4Π( R , R) 2DETΠi2PrOH (1∶4∶4) 为催化体系 ,只需 要 10 %催化剂量 。
宏等课题组在这方面已经做了不少工作[4] 。手性亚 砜及其衍生物还是很重要的手性中间体 ,如手性亚 磺酰亚胺 1 (图 1) 。 112 手性配体和催化剂
手性亚砜及其衍生物近年来迅速发展为一类新
收稿 : 2006 年 7 月 , 收修改稿 : 2006 年 8 月 3 国家自然科学基金项目 (No. 20672088) 和成都理工大学自筹经费项目资助 3 3 通讯联系人 e2mail :qlzeng @cdut. edu. cn
现在用于制备手性亚砜和亚磺酰胺的手性辅剂 很多[7] 。最近 Lu[11] 采用奎宁作手性辅剂用于合成 亚磺酰亚胺和亚砜 。秦勇[12] 则用 1 , 22二苯基氨基 醇作辅剂通过手性诱导得到叔丁基亚磺酰胺 。 312 手性氧化剂方法
有机化学课后习题参考答案完整版(汪小兰第四版)
目录之蔡仲巾千创作第一章绪论0第二章饱和烃1第三章不饱和烃5第四章环烃13第五章旋光异构21第六章卤代烃26第七章波谱法在有机化学中的应用31第八章醇酚醚41第九章醛、酮、醌50第十章羧酸及其衍生物61第十一章取代酸68第十二章含氮化合物74第十三章含硫和含磷有机化合物82第十四章碳水化合物85第十五章氨基酸、多肽与卵白质96第十六章类脂化合物101第十七章杂环化合物109Fulin 湛师第一章 绪论1.1扼要归纳典范的以离子键形成的化合物与以共价键形成的化合物的物理性质. 谜底：1.2 NaCl 相同？如将CH4及CCl4各1mol 混在一起,与CHCl3及CH3Cl 各1mol 的混合物是否相同？为什么？ 谜底：NaCl 与KBr 各1mol 与NaBr 及KCl 各1mol 溶于水中所得溶液相同.因为两者溶液中均为Na+,K+,Br －, Cl －离子各1mol.由于CH4与CCl4及CHCl3与CH3Cl 在水中是以分子状态存在,所以是两组分歧的混合物.1.3碳原子核外及氢原子核外各有几个电子？它们是怎样分布的？画出它们的轨道形状.当四个氢原子与一个碳原子结合成甲烷（CH4）时,碳原子核外有几个电子是用来与氢成键的？画出它们的轨道形状及甲烷分子的形状. 谜底：C+624HCCH 4中C 中有4个电子与氢成键为SP 3杂化轨道,正四面体结构CH 4SP 3杂化2p y2p z2p x2sH1.4写出下列化合物的Lewis 电子式.a.C2H4b.CH3Clc.NH3d.H2Se.HNO3f.HCHOg.H3PO4h.C2H6 i.C2H2 j.H2SO4谜底：a.C C H H H HCC HH HH 或 b.H C H c.H N Hd.H S H e.H O NOf.OC H Hg.O P OO O H H Hh.H C C HHH H HO P O O H HH或i.H C C Hj.O S O HH OOH H或1.5下列各化合物哪个有偶极矩？画出其方向.a.I2b.CH2Cl2c.HBrd.CHCl3e.CH3OHf.CH3OCH3 谜底：b.ClClc.HBrd.He.H 3COHH 3COCH 3f.1.6 根据S 与O 的电负性分歧,H2O 与H2S 相比,哪个有较强的偶极-偶极作用力或氢键？ 谜底：电负性O>S,H2O 与H2S 相比,H2O 有较强的偶极作用及氢键. 1.7 下列分子中那些可以形成氢键？a.H2b. CH3CH3c. SiH4d. CH3NH2e. CH3CH2OHf. CH3OCH3 谜底：d.CH3NH2e.CH3CH2OH1.8 醋酸分子式为CH3COOH,它是否能溶于水？为什么？谜底：能溶于水,因为含有C=O 和OH 两种极性基团,根据相似相容原理,可以溶于极性水.第二章饱和烃2.1 卷心菜叶概况的蜡质中含有29个碳的直链烷烃,写出其分子式.谜底：C29H602.2 用系统命名法（如果可能的话,同时用普通命名法）命名下列化合物,并指出(c)和(d)中各碳原子的级数.a.CH 3(CH 2)3CH(CH 2)3CH 3C(CH 3)22CH(CH 3)2 b.C H H C HH CH HH C H HC H CHHc.CH 322CH 3)2CH 23d.CH 3CH 2CH CH 2CH 3CHCH 2CH 2CH 3CH 3CH 3e.C CH 3H 3C 3Hf.(CH 3)4Cg.CH 3CHCH 2CH 32H 5h.(CH 3)2CHCH 2CH 2CH(C 2H 5)21。
高等有机第七章-周环反应
H
H
第二节 环加成
一、Diels－Alder反应
(一) 一般特点 D-A反应中双烯与亲双烯体彼此平行同面接近：
亲双烯体
LUMO
双烯体
HOMO
亲双烯对双烯的加成有二种可能的立体化学取向， 内式(endo)和外式(exo).
内式：过渡态中亲双烯体上的取代基接近双烯体上的p轨道。 外式：过渡态中亲双烯体上的取代基远离双烯体上的p轨道。
由于角张力环丙基正离子不易形成，环丙基卤代烃和磺酸酯在一般溶剂解的条 件下都很不活泼。例如，环丙基磺酸酯在乙酸中溶剂解需在180oC进行，产物为 烯丙基乙酸酯而不是环丙基乙酸酯。反应中间体可能是先形成环丙基正离子， 然后开环成烯丙基正离子。
X -XH slow
fast H
YY
形成烯丙基产物是其它环丙基卤代烃和磺酸酯溶剂解的特征。 环丙胺在水溶液中重氮化给出烯丙醇。
反应变慢。 R O
R
H
Me t-Bu
＋
O
KR
1
42
<0.05
注：R从H变为Me，电子效应使反应加快。
O
第二、双烯体自身取代基对其形成s－cis构象有影响。例如反式
1,3-戊二烯活性比4-甲基－1,3-戊二烯大103倍。
CH3
NC
CN
R
R
H
Me
H
+
NC
CN
H
KR
1
10 －3
双烯体C-2, C-3上取代基对D-A反应影响很小。例如，2,3-二甲基
COOMe
＋
＋
COOMe
无催化剂： 120℃,6h AlCl3催化： 20℃,3h
COOMe
青科大考研高分子物理与化学考研真题
2007高分子化学部分一、填空（每空1分，共20分）1．氯乙烯聚合时选用AIBN（t1/2=4.8h）和ABVN（t1/2=0.8h）组成的引发体系，目的是（1）。
由于氯乙烯聚合时间较ABVN半衰期长，后期ABVN耗尽，不能持续引发单体聚合，故在引发体系中加入半衰期较长与较短的引发剂，同时保证聚合反应前期与中后期聚合速率相对稳定。
2．单体能否聚合须从热力学和动力学两方面考虑。
在无引发剂和一般温度、压力的条件下，乙烯和丙烯不能聚合，这属于（2）问题。
而α-甲基苯乙烯在100℃下不加压力就无法聚合，这属于（3）问题。
在一般温度压力下，由于外界给予的能量不足以使乙烯和丙烯突破能累（达到活化能），故不能聚合，是动力学问题；由于聚合反应H<0、S>0,而聚合反应要使G<0，则反应存在使G不大于零的上线温度。
对于α-甲基苯乙烯100℃已经达到或超过其使G=0的温度，故在热力学上反应不能进行。
3．已知M1和M2的Q1=2.39，e1=-1.05，Q2=0.60，e2=1.20。
其中两单体中（4）的活性大；如两单体分别均聚合，（5）的均聚速率常数kp大。
由于Q1 >Q2，故M1活性大于M2。
由于活性越大的单体，对应自由基活性越小，故对于均聚速率常数k p，故M1小于M2。
4．以BuLi引发MMA、St合成嵌段聚合物，利用（6）聚合机理，聚合过程中首先加入单体（7）聚合。
如用萘钠为引发剂，所得聚合物的分子链结构为（8）。
甲基丙烯酸甲酯碳碳双键连于酯基碳上，为吸电子效应，并考虑到嵌段产物，故为活性阴离子聚合机理。
考虑到苯乙烯的共轭结构，其单体接受电子能力弱，故应先加甲苯乙烯。
使用萘钠为引发剂，为双头引发，其结构应为M-S-M。
5．1，4-聚丁二烯的立构规整聚合物是指（9）和（10）。
聚环氧丙烷的立构规整聚合物是指（11）和（12）。
顺1,4、反1,4 和全同1,2、间同1,2。
全同和间同6．制备醇酸树脂时，其预聚物称（13）预聚物；制备不饱和树脂时，其预聚物称（14）。
年产6万吨2丙基庚醇车间合成工段工艺初步设计毕业设计
齐齐哈尔大学毕业设计(论文)题目年产6万吨2-丙基庚醇车间合成工段工艺初步设计学院化学与化学工程专业班级学生姓名指导教师成绩2013 年 6 月日摘要本课题是年产6万吨2-丙基庚醇车间合成工段工艺的初步设计。
第一论述了二丙基庚醇合成的意义与作用、国内外研究现状及进展前景，并简要介绍了二丙基庚醇的性质及合成方式，第二介绍了课题的设计背景、厂址选择和原料产品规格；通过国内外几种相关工艺的比较肯定本设计的工艺流程，对整个生产进程进行了物料衡算、热量衡算和Aspen plus模拟；对反映釜等主要设备进行了设备计算与选型，而且对车间设备进行了布置，对自动控制、安全和环境保护和公用工程进行了概述。
最后按照毕业设计的要求利用AutoCAD绘制戊醛缩合反映釜装配图和合成工段设备平立面布置图，手绘了带控制点的工艺流程图，而且完成了20 000字的毕业设计说明书。
关键词：初步设计；合成工段；2-丙基庚醇；衡算AbstractThe preliminary design of workshop of the synthesis section of 60,000 tons annual production capacity of 2-propyl heptanol was completed. Firstly, the significance, the function of 2-propyl heptanol, the development of research on 2-propyl heptanol was stated. The nature of 2-propyl heptanol and synthetic methods were described briefly. Secondly, the design background, plant location and materials and product specification were introduced; comparion of the productive processed in the domestic and aboard, the design process was determined. Meanwhile the material balance, heat balance, and the simulation of process by Aspen plus were finished. The reactor equipment and other major equipments were calculated and selected. And the layout of the equipment for the workshop, safety, environmental protection and public works were outlined. Thirdly, the equipments arrangement diagram of the workshop and the pentanal condensation reactor equipment were drawn with Auto CAD, the process flow diagram with control points was drawn by hand. Finally, the design instruction of 20 thousand words was finished.Key words：Preliminary design; Synthesis section; 2 - propyl heptanol; Balance calculation目录摘要 (I)Abstract (II)第一章总论 (1)概述 (1)项目建设意义 (1)国内外现状及进展前景 (1)设计依据 (3)厂址选择 (4)厂址肯定 (4)厂址优势分析 (4)设计规模与生产制度 (5)设计规模 (5)生产制度 (5)原料和产品规格 (6)经济核算 (6)第2章工艺设计和计算 (7)工艺线路的选择 (7)2-丙基庚醇工艺介绍 (7)2-丙基庚醇工艺的肯定 (8)工艺流程简述 (8)物料衡算 (9)反映器R101的物料衡算 (9)分离罐V103的物料衡算 (10)换热器E101的物料衡算 (11)精馏塔T101的物料衡算 (12)换热器E104的物料衡算 (12)反映器R102的物料衡算 (13)换热器E105的物料衡算 (14)闪蒸罐V105的物料衡算 (15)热量衡算 (16)反映器R101的热量衡算 (16)换热器E101的热量衡算 (17)T101冷凝器E102的热量衡算 (18)T101再沸器E103的热量衡算 (19)精馏塔T101的热量衡算 (21)换热器E104的热量衡算 (22)反映器R102的热量衡算 (24)换热器E105的热量衡算 (25)全流程模拟 (26)总工艺的模拟 (26)反映器R101的模拟 (27)精馏塔T101的模拟 (28)反映器R102的模拟 (28)第3章设备计算及选型 (30)关键设备R101计算及选型 (30)R101筒体直径和高度的计算 (30)筒体壁厚的计算 (30)夹套的计算 (31)水压实验及强度校核 (32)换热计算 (33)釜体法兰的选择 (33)搅拌器的选择 (33)搅拌传动装置和密封装置的选择 (34)容器支座的选择 (35)人孔、视镜、温度计和工艺接管的选择 (35)其他设备计算与选型 (36)反映器R102的计算 (36)精馏塔T101的计算 (37)换热器的计算与选型 (40)泵计算与选型 (43)储罐和回流罐的计算与选型 (44)紧缩机C101的计算与选型 (46)第4章设备一览表 (47)第5章车间布置 (49)反映器和塔的布置 (49)换热器的布置 (50)泵和紧缩机的布置 (50)罐的布置 (51)第6章自动控制 (52)2-丙基庚醇合成工段自动控制 (52)泵P101的控制 (52)塔顶冷凝器E102的控制 (52)反映器R101的控制 (53)精馏塔T101的控制 (53)第7章公用工程 (55)供水 (55)供热 (55)供电 (56)第8章安全环境保护 (57)结束语 (58)参考文献 (59)致谢 (61)第一章总论概述项目建设意义分子总碳数为4～13的脂肪族伯醇，其全世界近50％产量用于生产增塑剂，所以国内外俗称其为增塑剂醇[1]。
中级无极化学习题
基础化学无机部分1章习题1.举例说明什么是拉平效应？为什么水不能区分H2SO4, HNO3, HClO4的酸性强弱，也不能区分O2-, NH2-, Ph3C-的碱性强弱？2.BrF3自电离产物是什么？用VSEPR写出BrF3和自电离产物的几何构型。
3.对非水液氨、醋酸和硫酸，写出：4.它们各自的自电离方程。
5.把CH3COOH分别置于上述三种溶剂中，各发生什么变化？写出反应方程式。
6.把b的三种溶液和纯溶剂相比，原溶剂的酸碱性各有何变化？溶质在各溶剂中是酸还是碱？7.为什么在强酸性溶剂中制备阳离子物种如I2+和Se82+，而在强碱性溶剂中制备阴离子物种如S42-, Pb94-?8.亚磷酸H3PO3的结构式可表示为P(OH)3和HPO(OH)2两种异构体，实验测得亚磷酸的pKa值为1.8，判断亚磷酸的结构应该是什么？次磷酸的pKa为2.00，写出其正确的结构式。
9.把NR3, S2-, NF3, O2-, NH3, OH-, NCl3, N3-按照碱性大小排序，并解释。
10.BH3和BF3都可和(CH3)2NPF2生成加合物，在一种加合物中，B原子和N相连，另一种则和P相连，绘出两种结构式，并说明形成两种结构的原因。
2章习题11.2价Ni配合物[Ni(PPh3)2Cl2]为顺磁性，Pt的类似配合物[Pt (PPh3)2Cl2]为反磁性，写出每种化学式的所有异构体。
12.讨论下两组异构体的偶极矩偶极矩情况：(a) 顺式和反式的MA2B4，(b)经式和面式的MA3B3。
13.绘出[Co(en)2Cl2]+、[Co(en)2NH3Cl]2+和[Co(en)(NH3)2Cl2]+的所有几何和光学异构体。
14.[Co(en)3 ]3+、[Ru(bpy)3]2+和[PtCl(dien)]+ (dien二乙三胺)中，哪些是手性化合物？15.Mo(CN)84-水溶液作13C的NMR表征，只得到一个峰，由此你得到什么结构信息？16.绘出五氨络钴（III）－μ－硫氰根－五氰络钴（III）的结构。
有机化学课后习题参考答案完整版(汪小兰第四版)
目录之杨若古兰创作第一章绪论0第二章饱和烃1第三章不饱和烃5第四章环烃13第五章旋光异构21第六章卤代烃26第七章波谱法在无机化学中的利用31第八章醇酚醚41第九章醛、酮、醌50第十章羧酸及其衍生物61第十一章取代酸68第十二章含氮化合物74第十三章含硫和含磷无机化合物82第十四章碳水化合物85第十五章氨基酸、多肽与蛋白质96第十六章类脂化合物101第十七章杂环化合物109Fulin 湛师第一章 绪论1.1扼要归纳典型的以离子键构成的化合物与以共价键构成的化合物的物理性质. 答案：1.2 NaCl 不异？如将CH4及CCl4各1mol 混在一路，与CHCl3及CH3Cl 各1mol 的混合物是否不异？为何？ 答案：NaCl 与KBr 各1mol 与NaBr 及KCl 各1mol 溶于水中所得溶液不异.因为两者溶液中均为Na+,K+,Br －, Cl －离子各1mol.因为CH4与CCl4及CHCl3与CH3Cl 在水中是以分子形态存在，所所以两组分歧的混合物.1.3碳原子核外及氢原子核外各有几个电子？它们是如何分布的？画出它们的轨道外形.当四个氢原子与一个碳原子结合成甲烷（CH4）时，碳原子核外有几个电子是用来与氢成键的？画出它们的轨道外形及甲烷分子的外形. 答案：C+624HCCH 4中C 中有4个电子与氢成键为SP 3杂化轨道,正四面体结构CH 4SP 3杂化2py2p z2p x2sH1.4写出以下化合物的Lewis 电子式.答案：a.C C H H H HCC HH HH 或 b.H C H H c.H N H Hd.H S H e.H O NOf.OC H Hg.O P OO O H H Hh.H C C HHH H HO P O O H HH或i.H C C Hj.O S O HH OOH H或1.5以下各化合物哪个有偶极矩？画出其方向.答案：b.ClClc.HBrd.HCe.H 3COHH 3COCH 3f.1.6 根据S 与O 的电负性不同，H2O 与H2S 比拟，哪个有较强的偶极-偶极感化力或氢键？ 答案：电负性O>S,H2O 与H2S 比拟，H2O 有较强的偶极感化及氢键. 1.7 以下分子中那些可以构成氢键？a.H2b. CH3CH3c. SiH4d. CH3NH2e. CH3CH2OHf. CH3OCH3 答案：1.8 醋酸分子式为CH3COOH ，它是否能溶于水？为何？答案：能溶于水，因为含有C=O 和OH 两种极性基团，根据类似相容道理，可以溶于极性水.第二章饱和烃2.1 卷心菜叶概况的蜡质中含有29个碳的直链烷烃，写出其分子式.答案：C29H602.2 用零碎命名法（如果可能的话，同时用普通命名法）命名以下化合物，并指出(c)和(d)中各碳原子的级数.a.CH 3(CH 2)3CH(CH 2)3CH 3C(CH 3)2CH 2CH(CH 3)2 b.C H H C HH CH HH C H HC H H CHHH c.CH 322CH 3)2CH 23d.CH 3CH 2CH CH 2CH 3CHCH CH 2CH 2CH 3CH 3CH 3e.C CH 3H 3C CH 3Hf.(CH 3)4Cg.CH 3CHCH 2CH 3C 2H 5h.(CH 3)2CHCH 2CH 2CH(C 2H 5)21。
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通过非共价构象锁定和端基工程策略设计高效率的A-D-A型稠环电子受体
冯诗语;路皓;刘泽坤;刘亚辉;李翠红;薄志山 【摘 要】近年来,非富勒烯太阳能电池的发展迅猛.目前报道的高效率的非富勒烯稠环电子受体主要采用受体-给体-受体(A-D-A)型结构.本工作中,我们在给受体间引入3,4-二己氧基噻吩作桥,用5,6-二氯-3-(二氰基亚甲基)靛酮作端基设计合成了一种新的稠环电子受体(ITOIC-2CI).一方面,可以通过S···O和O···H等作用在分子内形成非共价键构象锁促进分子的平面性;另一方面,通过增加端基的缺电子性可以增强分子内的电荷迁移.在两者的协同作用下,ITOIC-2CI的光谱吸收拓宽到近红外区,这有利于获得宽的光谱响应.将ITOIC-2CI与一种吸收互补的给体聚合物(PBDB-T)共混制备活性层,我们用原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)表征其形貌,发现共混薄膜可以形成纤维状的互传网络结构和合适纳米尺寸的相分离,这有利于电荷的分离和传输,从而获得高的短路电流(Jsc)和填充因子(FF).最终,基于PBDB-T:ITOIC的电池,我们获得了9.37％的光电转换效率,其开路电压(Voc)为0.886 V,Jsc为17.09 mA·cm-2,FF为61.8％.这些研究结果为我们提供了一种设计高效率的非富勒烯稠环电子受体的有效的策略.
【期刊名称】《物理化学学报》 【年(卷),期】2019(035)004 【总页数】6页(P355-360) 【关键词】非富勒烯;聚合物太阳能电池;稠环电子受体;构象锁定;分子内电荷转移 【作 者】冯诗语;路皓;刘泽坤;刘亚辉;李翠红;薄志山 【作者单位】北京师范大学化学学院,能量转换与存储材料北京市重点实验室,北京 100875;北京师范大学化学学院,能量转换与存储材料北京市重点实验室,北京 100875;北京师范大学化学学院,能量转换与存储材料北京市重点实验室,北京 100875;北京师范大学化学学院,能量转换与存储材料北京市重点实验室,北京 100875;北京师范大学化学学院,能量转换与存储材料北京市重点实验室,北京 100875;北京师范大学化学学院,能量转换与存储材料北京市重点实验室,北京 100875
【正文语种】中 文 【中图分类】O646
1 引言 聚合物太阳能电池(PSC)具有重量轻，成本低，可通过溶液加工的方法制备大面积柔性器件等优点，得到了广泛关注1-5。目前，高性能的具有体异质结(BHJ)结构的PSC主要采用给体材料和受体材料共混作为光电活性层。其中，以PC61BM和PC71BM为代表的富勒烯受体材料因其电子迁移率高，电荷输运各向同性等特点6，在PSC的发展过程中长时间占据统治地位。目前基于富勒烯受体的PSC的最高光电转换效率(PCE)超过11% 7。然而，富勒烯及其衍生物存在吸收较弱、能级难以调控及形貌稳定性较差等缺点，这限制了PSC的进一步发展。与此同时，2015年，占肖卫课题组首先报道了一类非富勒烯的高效率的稠环电子受体(FREAs) 8,9，这类受体具有化学结构易修饰，能级易调控以及跟给体聚合物吸收互补等显著优点，而逐步受到研究者们的青睐10,11。近3年来，基于FREAs构建的电池的效率不断被刷新，目前已经超过14% 12。 目前，已报道的高效率的FREAs通常采用受体-给体-受体(A-D-A)型结构：以富电子的芳香稠环为核从而加强分子间的电荷传输；通过sp3的碳引入烷基侧链，提供溶解性的同时限制芳香稠环的自聚集从而避免FERAs与聚合物共混时形成大的相分离；以缺电子的氰基茚酮或其衍生物为端基，调控分子能级并通过端基间的π-π作用形成分子间电子传输的有效通道13-18。在这种结构中，材料的分子能级和吸收光谱主要通过对给电子单元，受体单元以及给受体单元二者之间的联结方式的有效调控来实现。在前期工作中，我们在芳香稠环和端基间引入了对己氧基苯作为桥，通过S···O和O···H作用在分子内形成非共价键构象锁促进分子的平面性，增强电子传输，极大地提高了器件的光伏性能13。侯剑辉课题组报道了以3-己氧基噻吩为桥的受体分子IEICO,通过增强分子内的电荷转移(intramolecular charge transfer，ICT)来实现吸收光谱红移，从而与给体聚合物形成更好的光谱互补，获得高的短路电流(Jsc) 19。此外，研究发现在端基上修饰Cl原子(Cl的鲍林电负性：3.16) 20，可以进一步加强ICT效应，将吸收光谱拓宽到近红外区，有利于制备半透明器件21,22。 在本工作中，我们以五元稠环IDT为核，3,4-二己氧基噻吩为桥，5,6-二氯-3-(二氰基亚甲基)靛酮封端合成了具有A-D-A结构的小分子受体ITOIC-2Cl，并对其电化学性能和光物理性质进行了表征。随后，我们将ITOIC-2Cl与宽带隙聚合物PBDB-T共混制备体异质结单层器件并对器件性能进行研究。 2 结果与讨论 2.1 材料合成 图1 ITOIC-2Cl的合成路径和给体聚合物PBDB-T的化学结构Fig. 1 The synthetic process of ITOIC-2Cl and the chemical structure of PBDB-T. 稠环电子受体 ITOIC-2Cl的合成过程如图 1所示。化合物1购自朔纶有机光电科技(北京)有限公司。噻吩桥ThO6 23和端基IC-2Cl 22参考文献报道的方法合成。化合物1和ThO6通过Stille偶联反应得到化合物IDT-CHO，产率为88.9%。接下来，IDT-CHO和IC-2Cl通过Knoevenagel缩合反应得到目标分子 ITOIC-2Cl，产率为 70.2%。ITOIC-2Cl在二氯甲烷、三氯甲烷、氯苯等有机溶剂中均具有较好的溶解性能。如图 S1和 S2(Supporting Information)所示，其结构表征结果如下。 1H NMR (CDCl3，600 MHz)，δ：9.08 (s，2H)，8.73 (s，2H)，7.88 (s，2H)，7.62 (s，2H)，7.52(s，2H)，7.19 (d，J = 8.4 Hz，8H)，7.11(d，J = 8.4 Hz，8H)，4.36 (t，J = 7.1 Hz，4H)，4.08 (t，J = 7.0 Hz，4H)，2.59 (t，J = 7.7 Hz，8H)，1.93-1.85 (m，8H)，1.64-1.59 (m，8H)，1.48-1.43 (m，8H)，1.36-1.29(m，40H)，0.91-0.87 (m，24H)。13C NMR (150 MHz，CDCl3)，δ：186.50，161.07，158.43，157.61，154.85，147.46，144.27，142.08，141.18，140.95，139.22，138.91，138.80，136.54，135.99，135.89，133.35，128.61，127.89，126.75，124.79，123.60，119.36，119.12，118.23，114.85，114.53，75.32，74.06，68.33，62.99，35.61，31.75，31.62，31.56，31.39，31.10，29.76，29.15，25.64，25.44，22.68，22.62，14.13，14.04。 元素分析结果：C122H130Cl4N4O6S4的理论值(%)：C 72.60；H 6.49；N 2.78。实测值(%)：C 72.56；H 6.51；N 2.77。 2.2 ITOIC-2Cl的吸收光谱和能级 ITOIC-2Cl在溶液和薄膜中的紫外吸收光谱见图2a。溶液状态下，ITOIC-2Cl在550-850 nm范围存在一个强而宽的吸收带，这主要来源于分子内的电荷转移(ICT)吸收 24。ITOIC在溶液中的摩尔吸光系数为 1.69 × 105 L·mol-1·cm-1，其最大吸收峰位于752 nm。与溶液相比，ITOIC-2Cl薄膜状态的最大吸收峰红移到了801 nm，表明在薄膜状态下分子间形成了更多有序的J聚集25-27。这主要是由ITOIC-2Cl的结构特征决定的。在IDT核和端基间引入的 3,4-二己氧基噻吩桥在保证小分子溶解性的同时可通过分子内S···O和O···H作用形成非共价键构象锁提高分子的平面性，增加分子的有效共轭长度，增强分子间的相互作用；另一方面，在端基上修饰电负性的氯原子，增强端基的吸电子能力，从而加强 ICT作用；在两者的协同作用下，ITOIC-2Cl的薄膜光谱吸收红移到近红外区。ITOIC-2Cl的光学带隙(Egopt)根据其薄膜吸收带边(887 nm)计算为 1.40 eV。给体聚合物PBDB-T的薄膜吸收带边为 687 nm，能够与ITOIC-2Cl形成互补吸收，这有利于在电池中获得高的Jsc。 ITOIC-2Cl的最高占据分子轨道(HOMO)能级和最低未占据分子轨道(LUMO)能级可以通过循环伏安法测试得到，见图 2b。ITOIC-2Cl的氧化起始电位和还原起始电位分别为0.92和-0.77 V。根据公式： EHOMO/LUMO = - e[Eox/red, onset - E(Fc/Fc+) + 4.8) 28其中 E(Fc/Fc+)内标为 0.1 V，ITOIC-2Cl的 HOMO和LUMO能级通过计算分别为-5.62和-3.93 eV。给体聚合物PBDB-T的HOMO和LUMO能级分别为-5.33和-3.53 eV 29。给受体间的LUMO能级差大于0.30 eV，能够促使电荷有效分离。 图2 (a) ITOIC-2Cl在溶液和薄膜中以及PBDB薄膜和共混薄膜的吸收光谱；(b) ITOIC-2Cl的循环伏安曲线Fig. 2 (a) Normalized UV-Vis absorption spectra of ITOIC-2Cl in dilute chloroform solution and in thin film, and PBDB-T and the blend in thin film, (b) cyclic voltammogram of the ITOIC-2Cl thin film. 2.3 ITOIC-2Cl的光伏器件性能 我们将 PBDB-T作为电子给体，ITOIC-2Cl作为电子受体，共混制备体异质结单层器件并对器件性能进行表征。器件结构为ITO (氧化铟锡玻璃)/ZnO/活性层/MoO3/Ag。我们采用溶液旋涂的方法制备活性层，以邻二氯苯作溶剂，溶液浓度为 8 mg·mL-1, 甩膜转速为 1600 r·min-1。给受体的比例(D : A)经过了详细优化，PBDB-T与ITOIC-2Cl的最优质量比为1 : 1.5，见表1。无需添加剂和热退火