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研究生： 李中捷
Chong-Jian Lee
論文名稱： 含有Iptycene的 烷類雙硫醇分子的構形與金屬表面自我組合的結構
Conformation and Monolayer Assembly Structure of Iptycene Incorporated
指導教授： 楊吉水
Jye-Shane Yang
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 化學學系
Department of Chemistry
畢業學年度： 88
語文別： 中文
論文頁數： 130
中文關鍵詞： 金屬表面自我組合 、雙硫醇分子
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    • 謝誌 中文摘要 英文摘要 目錄 I 圖表目錄 V 附圖表目錄 VIII 第一章 緒論 1 1-1 分子自我組合性質 1 1-2 自我組合單層膜系統的發展起緣 1 1-3 自我組合單層膜系統的分類 2 1-4 分子自我組合結構上的特性 4 1-5 自我組合分子吸附著於載體上的機制 6 1-6 硫官能基吸附系統 8 1-7 有機硫醇化物在不同表面（金和銀的比較）的差異 12 1-8 雙硫醇的討論 15 1-9 研究動機 19 第二章 實驗過程 20 2-1 實驗藥品 20 2-2 儀器設備 21 2-3 實驗步驟 24 2-3-1 Pentiptycene（1）之合成 24 2-3-2 Triptycene（2）之合成 24 2-3-3 6,13-Dihydroxy-5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12[1’’,2’’]- dibenzenopentacene（3）之合成 26 2-3-4 1,4-Dihydroxy-9,10[1’,2’]-benzenoanthracene（4）之合成 26 2-3-5 11-Undecenyl tosylate （5）之合成 27 2-3-6 3-Propenyl tosylate （6）之合成 28 2-3-7 9-(bromo methyl)Anthracene（7）之合成 28 2-3-8 (9-anthracenylmethyl)dodecylsulfde（8）之合成 28 2-3-9 6,13-bis(10-undecenyloxy)-5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]: 7,12[1”,2”]-dibenzenopentacene（9）之合成 30 2-3-10 6,13-Bis(11-acetylthioundecyloxy)-5,7,12,14-tetrahydro- 5,14[1’,2’]:7,12- [1”,2”]-dibenzenopentacene（10）之合成 31 2-3-11 6,13-Bis(11-mercapto-undecyloxy)-5,7,12,14-tetrahydro- 5,14[1’,2’]:7,12-[1”,2”]-dibenzenopentacene（11）之合成 32 2-3-12 6,13-[(9-anthracenylmethyl)thiolundecyloxy]-5,7,12,14- tetrahydro-5,14- [1’, 2’]:7,12[1”,2”]-dibenzenopentacene （12）之合成 32 2-3-13 1,4-Bis(10-undecenyloxy)-9,10-dihydro-9,10[1’,2’]- benzenoanthracene（13）之合成 33 2-3-14 1,4-Bis(11-acetylthioundecyloxy)-9,10-dihydro-9,10[1’,2’]- benzeno-anthracene（14）之合成 34 2-3-15 1,4-Bis(11-mercaptoundecyloxy)- 9,10-dihydro-9,10[1’,2’]- benzenoanthracene（15）之合成 35 2-3-16 1,4-Bis[(9-anthracenylmethyl) thiolundecyloxy]-9,10[1’,2’]- benzenoanthracene（16）之合成 35 2-3-17 1,4-Bis(10-undecenyloxy) benzene（17）之合成 36 2-3-18 1,4-Bis(11-acetylthioundecyloxy)benzene（18）之合成 37 2-3-19 1,4-Bis(11-mercaptoundecyloxy)benzene（19）之合成 37 2-3-20 1,4-Bis[(9-anthracenylmethyl)thioundecyloxy]benzene（20） 之合成 38 2-3-21 6,13-(2-propyloxy)-5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12[1”,2”]- dibenzenopentacene（21）之合成 38 2-3-22 6,13-Bis(3-acerylthiopropyloxy)-5,7,12,14-tetrahydro- 5,14[1’,2’]:7,12[1”,2”]-dibenzenopentacene（22）之合成 39 2-3-23 6,13-Bis(3-mercaptopropyloxy)-5,7,12,14-tetrahydro- 5,14[1’,2’]:7,12-[1”,2”]-dibenzenopentacene（23）之合成 39 2-3-24 6,13-[(9-anthracenylmethyl)thiopropyloxy]5,7,12,14-tetrahydro- 5,14- [1’, 2’]:7,12[1”,2”]dibenzenopentacene（24）之合成 40 第三章 結果與討論 41 3-1 合成的部分 41 3-2 氣態的構形 51 3-3 固態的晶體的結構和排列方式 52 3-4 金屬表面的排列情形： 58 3-4.1 STM的分 61 3-4.2 ATR的分析 63 3-5 液態下的構形 65 3-6 結論 67 參考文獻 68 附圖 A1 發表著作 圖表目錄 圖1-3-1 分子自我組合的發展歷史 1 圖1-3-1 trichloro-silane以Si-O-共價鍵方式附著於表面 2 圖1-3-2 羧酸分子以離子鍵方式吸附氧化鋁表面 3 圖1-3-3 有機硫化物附著於金表面上 3 圖1-4-1 自我組合的分子的三個部分 4 圖1-4-2 硫吸附金表面的反應式 4 圖1-4-3 羧酸分子在不同氧化物表面，傾斜度不同 5 圖1-4-4 自我組合的分子在載體表面排列情形 6 圖1-5-1 自我組合分子吸附著於載體上的機制 7 圖1-6-1 常見有機硫化物 8 圖1-6-2 利用SAMS所發展的微米轉印技術 10 圖1-6-3 Resorcin[4]arenes的結構 11 圖1-7-1 最理想金的單晶表面之interaction energy 13 圖1-7-2 硫化物吸附在金和銀的表面其位置不同，及排列的情況 14 圖1-7-3 金和銀的表面排列不同 15 圖1-8-1 站立的分子模型圖 16圖1-8-2 平躺的分子模型圖 16 圖1-8-3 彎曲的分子模型圖 17 圖1-8-4 1,8-octanedithiol和1-octanedithiol吸附在金表面之不同 17 圖1-8-5 1,8-octanedithiol)吸附在銀表面的構形 18 圖1-8-6 ?-XDT吸附在金銀表面的構形不同 18 圖1-9-1 化合物11，15，19之結構 19 圖3-1-1 含有硫醇基的化合物11，15，19 41 圖3-1-2 含有螢光團的化合物12，16，20 41 圖3-1-3 化合物12，11合成策略 42 圖3-1-4 合成化合物1，化合物2的方法 43 圖3-1-5 化合物2及化合物A不同的結構 43 圖3-1-6 合成化合物3，化合物4的方法 44 圖3-1-7 合成化合物5，化合物6的方法 44 圖3-1-8 合成化合物5，化合物6的方法 45 圖3-1-9 合成化合物8的方法 45 圖3-1-10 合成化合物9的方法 46 圖3-1-11合成化合物10的方法 46 圖3-1-12自由基的反應機制 47 圖3-1-13 合成化合物11的方法 47 圖3-1-14 合成化合物12的方法 48 圖3-1-15 合成化合物13、17、21的方法 49 圖3-1-16 合成化合物14、18、22的方法 50 圖3-1-17 合成化合物15、19、23的方法 50 圖3-1-18 合成化合物16、20、24的方法 51 圖3-2-1 化合物11長碳鍵伸直的構形和長碳鍵折曲的構形 52 圖3-3-1 化合物3晶體構形 53 圖3-3-2 化合物3向a方向和b方向平行排列 53 圖3-3-3 化合物9分子構形 54 圖3-3-4 化合物9向a方向平行和b方向平行排列 54 圖3-3-4 化合物9構形A三度空間的排列狀況 55 圖3-3-5 化合物9構形B三度空間的排列狀況 56 圖3-3-6 化合物21的晶體構形 56 圖3-3-7 xy平面看有兩種排列交錯組成 57 圖3-4-1 化合物11伸直的SAMs結構模型 59 圖3-4-2 化合物11以折曲的構形SAMs的模型 60 圖3-4-3 同步STM的顯像圖及單位晶格型 62 圖3-4-4 金膜和化合物11單層膜的最佳的ATR曲線圖 63 圖3-4-5 Refractive Index和分子在金表面的膜厚相對值 64 圖3-5-1 螢光量子產率的反應式 65 圖3-5-2 化合物8、12、16、20 UV/VIS光譜 65 圖3-5-3 化合物8、12、16、20螢光光譜 66 表2-1-1實驗所使用之化學藥品 20 表3-1-2化合物9、13、17、21的產率差異 48 表3-3-1 X-ray單晶繞射測量結果數據 57 表3-5-1 螢光量子產率的結果數據 66 附圖表目錄 附圖2-2-1 1H NMR spectrum of Triptycene（1） A1 附圖2-3-2 1H NMR spectrum of Pentiptycene（2） A2 附圖2-3-3 1H NMR spectrum of 6,13-Dihydroxy-5,7,12,14-tetrahydro- 5,14[1’,2’]:7,12[1’’,2’’]-dibenzenopentacene（3） A3 附圖2-3-4 1H NMR spectrum of 1,4-Dihydroxy-9,10[1’,2’]- benzenoanthracene（4） A4 附圖2-3-5 1H NMR spectrum of 11-Undecenyl tosylate（5） A5 附圖2-3-6 1H NMR spectrum of 3-Propenyl tosylate（6） A6 附圖2-3-7 1H NMR spectrum of 9-(bromo methyl)Anthracene（7） A7 附圖2-3-8 1H NMR spectrum of (9-anthracenylmethyl)dodecyl- sulfde（8） A8 附圖2-3-9-1 1H NMR spectrum of 6,13-bis(10-undecenyloxy)-5,7, 12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12[1”,2”]-dibenzeno- pentacene（9） A9 附圖2-3-9-2 13C NMR spectrum of 6,13-bis(10-undecenyloxy)- 5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12[1”,2”]-dibenzeno- pentacene（9） A10 附圖2-3-10-1 1H NMR spectrum of 6,13-Bis(11-acetylthioundecyloxy)- 5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12- [1”,2”]-dibenzeno- pentacene（10） A11 附圖2-3-10-2 13C NMR spectrum of 6,13-Bis(11-acetylthio- undecyloxy)- 5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12-[1”,2”]-di-benzeno- pentacene（10） A12 附圖2-3-11-1 1H NMR spectrum of 6,13-Bis(11-mercapto-undecyloxy)- 5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12-[1”,2”]- dibenzenopentacene（11） A13 附圖2-3-11-2 13C NMR spectrum of 6,13-Bis(11-mercapto- undecyloxy)-5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12- [1”,2”]-dibenzenopentacene（11） A14 附圖2-3-12-1 1H NMR spectrum of 6,13-[(9-anthracenylmethyl)- thiolundecyloxy] -5,7,12,14-tetrahydro-5,14- [1’, 2’]: 7,12[1”,2”]-dibenzenopentacene（12） A15 附圖2-3-12-2 13C NMR spectrum of 6,13-[(9-anthracenylmethyl) thiolundecyloxy] -5,7,12,14-tetrahydro-5,14- [1’, 2’]: 7,12[1”,2”]-dibenzenopentacene（12） A16 附圖2-3-13-1 1H NMR spectrum of 1,4-Bis(10-undecenyloxy)-9,10- dihydro-9,10[1’,2’]-benzenoanthracene（13） A17 附圖2-3-13-2 13C NMR spectrum of 1,4-Bis(10-undecenyloxy)-9,10- dihydro-9,10[1’,2’]-benzenoanthracene（13） A18 附圖2-3-14-1 1H NMR spectrum of 1,4-Bis(11-acetylthioundecyloxy)- 9,10-dihydro-9,10[1’,2’]-benzeno-anthracene（14） A19 附圖2-3-14-2 13C NMR spectrum of 1,4-Bis(11-acetylthioundecyloxy)- 9,10-dihydro-9,10[1’,2’]-benzeno-anthracene（14） A20 附圖2-3-15-1 1H NMR spectrum of 1,4-Bis(11-mercaptoundecyloxy)- 9,10-dihydro-9,10[1’,2’]-benzeno-anthracene（15） A21 附圖2-3-15-2 13C NMR spectrum of 1,4-Bis(11-mercaptoundecyloxy)- 9,10-dihydro-9,10[1’,2’]-benzeno-anthracene（15） A22 附圖2-3-16-1 1H NMR spectrum of 1,4-Bis[(9-anthracenylmethyl) thiolundecyloxy]-9,10[1’,2’]-benzenoanthracene（16） A23 附圖2-3-16-2 13C NMR spectrum of 1,4-Bis[(9-anthracenylmethyl) thiolundecyloxy]-9,10[1’,2’]-benzenoanthracene（16） A24 附圖2-3-17-1 1H NMR spectrum of 1,4-Bis(10-undecenyloxy) benzene（17） A25 附圖2-3-17-2 13C NMR spectrum of 1,4-Bis(10-undecenyloxy) benzene（17） A26 附圖2-3-18-1 1H NMR spectrum of 1,4-Bis(11-acetylthioundecyloxy) benzene（18） A27 附圖2-3-18-2 13C NMR spectrum of 1,4-Bis(11-acetylthioundecyloxy) benzene（18） A28 附圖2-3-19-1 1H NMR spectrum of 1,4-Bis(11-mercaptoundecyloxy) benzene（19） A29 附圖2-3-19-2 13C NMR spectrum of 1,4-Bis(11-mercaptoundecyloxy) benzene（19） A30 附圖2-3-20-1 1H NMR spectrum of 1,4-Bis[(9-anthracenylmethyl) thioundecyloxy]benzene（20） A31 附圖2-3-20-2 13C NMR spectrum of 1,4-Bis[(9-anthracenylmethyl) thioundecyloxy]benzene（20） A32 附圖2-3-21-1 1H NMR spectrum of 6,13-(2-propyloxy)-5,7,12,14- tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12[1”,2”]-dibenzeno- pentacene（21） A33 附圖2-3-21-2 13C NMR spectrum of 6,13-(2-propyloxy)-5,7,12,14- tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12[1”,2”]-dibenzeno- pentacene（21） A34 附圖2-3-22-1 1H NMR spectrum of 6,13-Bis(3-acerylthiopropyloxy)- 5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12[1”,2”]-dibenzeno- pentacene（22） A35 附圖2-3-22-2 13C NMR spectrum of 6,13-Bis(3-acerylthiopropyloxy)- 5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12[1”,2”]-dibenzeno- pentacene（22） A36 附圖2-3-23-1 1H NMR spectrum of 6,13-Bis(3-mercaptopropyloxy)- 5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12-[1”,2”]-dibenzeno- pentacene（23）A37 附圖2-3-23-2 13C NMR spectrum of 6,13-Bis(3-mercaptopropyloxy)- 5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12-[1”,2”]-dibenzeno- pentacene（23）A38 附圖2-3-24-2 1H NMR spectrum of 6,13-[(9-anthracenylmethyl) thiopropyloxy] -5,7,12,14tetrahydro-5,14-[1’, 2’]: 7,12[1”,2”]dibenzenopentacene（24） A39 附圖2-3-24-2 13C NMR spectrum of 6,13-[(9-anthracenylmethyl) thiopropyloxy] -5,7,12,14tetrahydro-5,14- [1’, 2’]: 7,12[1”,2”]dibenzenopentacene（24） A40 附圖2-3-9-3 IR spectrum of 6,13-bis(10-undecenyloxy)- 5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12[1”,2”]- dibenzenopentacene（9） A41 附圖2-3-10-3 IR spectrum of 6,13-Bis(11-acetylthioundecyloxy)- 5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12- [1”,2”]- dibenzenopentacene（10） A42 附圖2-3-11-3 IR spectrum of 6,13-Bis(11-mercaptoundecyloxy)- 5,7,12,14- tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12-[1”,2”]- dibenzenopentacene（11） A43 附圖2-3-13-3 IR spectrum of 1,4-Bis(10-undecenyloxy)-9,10- dihydro-9,10[1’,2’]-benzenoanthracene（13） A44 附圖2-3-14-3 IR spectrum of 1,4-Bis(11-acetylthioundecyloxy)- 9,10-dihydro-9,10[1’,2’]-benzeno-anthracene（14） A45 附圖2-3-15-3 IR spectrum of 1,4-Bis(11-mercaptoundecyloxy)- 9,10-dihydro-9,10[1’,2’]-benzeno-anthracene（15） A46 附圖2-3-17-3 IR spectrum of 1,4-Bis(10-undecenyloxy) benzene（17） A47 附圖2-3-18-3 IR spectrum of 1,4-Bis(11-acetylthioundecyloxy) benzene（18） A48 附圖2-3-19-3 IR spectrum of 1,4-Bis(11-mercaptoundecyloxy) benzene（19） A49 附圖2-3-21-3 IR spectrum of 6,13-(2-propyloxy)-5,7,12,14- tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12[1”,2”]-dibenzeno- pentacene（21） A50 附圖2-3-22-3 IR spectrum of 6,13-Bis(3-acerylthiopropyloxy)- 5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12[1”,2”]-dibenzeno- pentacene（22） A51 附圖2-3-23-3 IR spectrum of 6,13-Bis(3-mercaptopropyloxy)- 5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12-[1”,2”]-dibenzeno- pentacene（23）A52 附圖2-3-3-1 Bond lengths anh angles of 6,13-Dihydroxy-5,7,12,14- tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12[1’’,2’’]-dibenzeno- pentacene（3） A53 附圖2-3-9-1 Bond lengths anh angles of 6,13-bis(10-undecenyloxy)- 5,7,12,14-tetrahydro-5,14[1’,2’]:7,12[1”,2”] dibenzenopentacene（9） A54 附圖2-3-21-3 IR spectrum of 6,13-(2-propyloxy)-5,7,12,14-tetrahydro- 5,14[1’,2’]:7,12[1”,2”]-dibenzenopentacene（21） A56

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