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所有使用之試藥均購自Aldrich、Lancaster、TCI、Acros 公司試 藥級產品,一般皆未經純化直接使用。所有使用之溶劑均購自景明化 工和聯工化學公司,其中工業級溶劑(正己烷,乙酸乙酯)作為沖提 液。THF 以金屬鈉乾燥之。

2-2 測試儀器及方法

2-2.1 微差掃描卡計(Differential Scanning Calorimeter;DSC)

使用Seiko SSC 6000 DSC 以及Computer/Thermal Analyzer,另使 用液態氮冷卻系統。溫度以銦與錫作校正,取樣品2至5毫克,加熱及 冷卻掃描速率為5-10oC/min,測試試樣之相轉移溫度、焓值(ΔH);

溫度取其極值。

2-2.2 偏光顯微鏡(Optical Polarizing Microscope)

使用Ziess Axiophot 型光學顯微鏡,放大倍率為50到300倍,另使 用Mettler FP82 型加熱器和Mettler FP90 型控溫器。

2-2.3 色層分析(Chromatography)

薄膜色層分析(Thin Layer Chromatography,TLC)係使用Merck 105554 Silica gel 60 F254 型 鋁 箔 薄 片 。 管 柱 色 層 分 析 (Column Chromatography)係使用Merck 7734 Kiesel gel 60 (70,230 mesh)型矽 膠,溶劑以重力方式沖提,分瓶收集,再用TLC 片,以紫外光(ENF

-240C 型)或高錳酸鉀溶液顯色。

2-2.4 核磁共振光譜儀(NMR)

係使用Varian Unity-300 MHz 核磁共振光譜儀。使用D-氯仿 (CDCl3)為溶劑,化學位移單位為ppm,偶合常數單位為Hz,並以四 甲基矽烷(tetramethylsilane)δ = 0.00 ppm 做為內部基準。光譜資料 中:s 代表單峰(singlet);d 代表二重峰(doublet);t 代表三重 峰(triplet);q 代表四重峰(quartet);m 代表多重峰(multiplet),

br 表示寬帶的吸收峰。

2-2.5 螢光光譜儀 ( Photoluminescence Spectrophotometer )

使用 ARC SpectraPro-150 型螢光光譜儀。用以偵測樣品之放射光 譜,儀器使用之激發光源為 450W 之 Xenon 燈,量測時激發波長根據 個 別 樣 品 之 吸 收 光 譜 而 有 所 不 同 , 所 得 數 據 即 為 光 激 發 光 (photoluminescence, PL)光譜。光譜單位為 nm。

2-2.6 掃描式電子顯微 (Field Emission Scanning Electron

Microscope,SEM)

SEM 是使用JEOL 公司之型號為JSM-7401F 掃瞄式電子顯微 鏡。將測試材料滴在玻璃試片上,並於室溫乾燥。並於真空下垂直濺 鍍Pd 金屬於試片上。使用電壓25kV 驅動電子槍觀測。

2-2.7 紫外光光譜儀 (Ultraviolet-Visible Spectrum UV-Vis)

使用Hewlett Packard (HP)公司型號為Agilent 8453 之紫外光光譜 儀。將樣品配置於10 mm 之石英樣品槽中,用於量測化合物之吸收 光譜,量測光譜範圍200 nm-800 nm。

2-2.8 熱重分析儀 (Thermogravimetric Analysis,TGA)

熱重分析儀使用Perkin Elmer 公司型號為Pyris 1 TGA 之儀器。

測量方式為秤取5-10 mg 之樣品於白金盤中,於氮氣流速100 mL/min 以每分鐘20 oC 升溫速率下由45 oC 升溫至750 oC 量測化合物之熱 穩定及裂解溫度。

2-3 合成步驟

本研究第一部份以螢光胜肽兩性分子為目標,合成兩個化合物,

此二者的差別在於中間發光基團的共軛長度不同,藉以觀察其螢光 性,合成路徑如下頁所示:

HO

Br

1. 化合物2-(4-(tetrahydro-2H-pyran-2-yloxy)phenyl) acetonitrile (1)之 合成。

O O

CN

將 1 g (7.5 mmol) 的 2-(4-hydroxyphenyl)acetonitrile 與 少 量 的 p-toluenesulfonic acid 置於圓底瓶中,在冰浴下用玻璃針筒緩慢打入

3,4-dihydro-2H-pyran (6.7 mL),在冰浴下攪拌3小時。反應完成後,用 飽和食鹽水和乙酸乙酯萃取,所得之有機層經無水硫酸鎂乾燥,過 25.11, 30.23, 62.01, 96.32, 117.04, 122.61, 128.98, 156.79;MS m/z [M+] 217。

2. 化合物4-(dodecyloxy)benzaldehyde (2)之合成。

O H

OC12H25

將5 g (40.94 mmol) 的4-hydroxybenzaldehyde, 與 17.03 g (122.82 mmol)的potassium carbonate 溶於acetone (50 mL)中,並加入1.4 g (8.4 mmol) potassium iodide,攪拌加熱至迴流後,用針筒打入11.88 mL (49.13 mmol) 的1-bromododecane,攪拌下持續迴流,反應12 小時。

反應完成後降溫到室溫並過濾掉K2CO3。以旋轉濃縮機除去丙酮後, 29.28, 29.57, 59.81, 29.87, 32.15, 68.66, 114.975, 129.95, 132.22, 164.51, 191.07。

3. 化 合 物 (Z)-3-(4-(dodecyloxy)phenyl)-2-(4-(tetrahydro-2H-pyran- 2-yloxy)phenyl)acrylonitrile (3) , 化 合 物 (2Z)-3-(4-(4-(dodecyloxy) styryl)phenyl)-2-(4-(tetrahydro-2H-pyran-2-yloxy)phenyl)acrylonitrile

(8)之合成。

將0.51 g (1),與0.6 g (2)溶解於tert-butanol中,在50OC下攪拌一小時 後,用針筒打入0.2 mL的TBAH,持續在50OC下攪拌12小時。反應完 成後,以旋轉濃縮機除去tert-butanol,以管柱層析法(以乙酸乙酯:正 Ph-C(CN)=CH-Ph), 7.55-7.58(d, J =8.7 Hz, 2H, 2 arom. H), 7.82-7.85 (d, J = 8.7 Hz, 2H, 2 arom. H)。

4. 化 合 物 (Z)-3-(4-(dodecyloxy)phenyl)-2-(4-hydroxyphenyl) acrylonitrile (4) , (2Z)-3-(4-(4-(dodecyloxy)styryl)phenyl)-2-(4- hydroxyphenyl)acrylonitrile (9)之合成。

以化合物(4)為例:

HO

CN

OC12H25

將0.3 g (0.6 mmol)的(3)與p-TsOH 0.2 g (1.2 mmol)溶解於5 mL的 tetrahydrofuran/methanol 溶 液 中 (tetrahydrofuran: methanol= 9 mL:1 mL),在室溫下攪拌2小時。反應完成後,用旋轉濃縮儀除去溶劑, Ph-C(CN)=CH-Ph), 7.57-7.60(d, J =9.0 Hz, 2H, 2 arom. H), 7.91-7.94 (d, J = 9.0 Hz, 2H, 2 arom. H)。

5. 合成物PCN1, 化合物PCN2之合成。

以化合物PCN1為例: Boc-L-Valine,0.35 g (1.9 mmol)的1-ethyl-3-(3-dimethylamino propyl)

carbodiimide (EDC) 以及0.03 g (0.3 mmol)的4-dimethylaminopyridine (DMAP) 溶於20 mL 的CH2Cl2 和10 mL的THF中。室溫下攪拌10 小

arom. H)。

6. 化合物 diethyl (4-bromophenyl)methylphosphonate (5)之合成。

以化合物(6)為例:

Br P O

EtO EtO

將5 g (20 mmol)的1-bromo-4-(bromomethyl)benzene攪拌後加熱迴流 到160OC,再用針筒打入4 mL (23 mmol)的triethyl phosphite,持續攪 拌並在160OC迴流12小時。反應完成後,使其回到室溫,加入乙酸乙 MHz): δ =16.16, 32.00, 33.84, 61.89, 120.58, 130.56,131.14, 131.30;MS m/z [M+] 307。

7.化合物1-(4-bromostyryl)-4-(dodecyloxy)benzene (6)之合成。

Br

OC12H25

的THF中,在冰浴下加入4.7 g (33 mmol)的t-BuOK,並攪拌兩小時。

8.化合物4-(4-(dodecyloxy)styryl)benzaldehyde (7)之合成。

OC12H25 O

H

在乾燥的雙頸瓶中置入0.5 g的(6),用20 mL的無水THF溶解後,在低 溫下(用乙酸乙酯與液態氮混合)用玻璃針筒注入0.9 mL (2.3 mmol)的 n-butyllithium,卸除冰浴,回到室溫後用針筒注入0.26 mL (3.4 mmol) 的dimethylformamide。反應完成後,為了避免此化合物裂解,以旋轉 濃縮機除去溶劑後直接與(1)反應,以製備化合物(8)。

本研究第二部分以含矽氧烷分子的醣類液晶為目標化合物,合成

Pt Cat. / Toluene

O

將0.4g的pentamethyldisiloxane (2.7 mmol)與末端烯基前驅化合物 0.52 g (0.59 mmol)置入雙頸瓶中,接上迴流管,加入無水甲苯為溶劑 攪拌溶解,將少量的platium divinyltetramethyldisiloxane complex催化 劑溶入無水甲苯,配成稀薄溶液,以微量針筒抽取0.25 mL打入反應 瓶中,加熱至80oC,反應48小時。反應完全後,以旋轉濃縮儀除去溶 劑,利用管柱層析法(以乙酸乙酯:正己烷 = 1:5為沖提液)純化。得 到黃色膏狀固體0.1 g,產率16%。

化合物GS1: 1H-NMR (CDCl3) : δ = -0.02-0.04 (s, d, 9H, -Si-(CH3)3),

0.48 (m, 2H), 1.24-1.27 (m, 10H), 1.74-1.85 (m, 5H), 1.93-1.97 (s, 3H), 2.03 (s, 3H), 2.17 (s, 3H), 3.92 (m, 2H), 4.09 (m, 2H), 4.16 (m, 2H), 4.31 (m, 1H), 4.46 (d, 1H, J = 8.10), 4.58 (m, 1H), 4.70 (m, 1H), 4.98 (dd, 1H, J = 10.50 Hz, J = 3.30 Hz), 5.24 (m, 1H), 5.40 (d, 1H, J = 3.00 Hz),

6.99 (d, 2H, J = 9.00 Hz, aromatic protons), 7.30 (d, 2H, J = 8.40 Hz, aromatic protons), 7.68 (d, 4H, J = 8.10 Hz, aromatic protons), 7.92 (s, 1H, -C2N3H-), 7.98 (d, 2H, J = 8.10 Hz, aromatic protons), 8.17 (d, 2H, J = 9.00 Hz, aromatic protons) ,

2-4 分子自組裝製程

秤取0.5 mg之化合物PCN1置於20 mL的樣品瓶中,加入4 mL的甲 醇後密閉,用吹風機均勻加熱樣品瓶並使用超音波震盪儀幫助化合物 完全溶解於甲醇中,待五分鐘後樣品瓶已回到室溫,即注入0.5 mL蒸 餾水然後將樣品瓶靜置在室溫下。化合物PCN2的最佳配方為2 mL的甲 醇和0.2 mL的蒸餾水,以同上方式製備。

SEM試樣製備:以滴管取樣滴於乾淨的玻璃片上,並置於抽風櫥 中風乾再以真空設備抽乾,最後於高真空下垂直濺鍍金屬Pt於玻璃片 表面後,即可以SEM觀察樣品。

第三章 結果與討論

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