1，7位具有新穎取代基的苝二酰亞胺衍生物的合成與光物理性質(zhì)表征.pdf

1、苝二酰亞胺(簡稱PDI)作為一種重要的具備顯著的光學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性的功能染料，在近二十年來一直受到人們的廣泛關(guān)注。由于其易修飾性，大大增加了PDI化合物的種類，同時(shí)拓寬了這類化合物的應(yīng)用范圍。不管在電子器件領(lǐng)域，如有機(jī)場效應(yīng)晶體管(OFET)，有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)，太陽能電池等方面，還是在光學(xué)器件領(lǐng)域，如靜電復(fù)印感受體、熒光傳感器、激光器等方面，都引起了化學(xué)和物理科學(xué)工作者們的極大興趣。 為了滿足PDI化合物在不同領(lǐng)域的應(yīng)用

2、，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)修飾往往是十分必要的。其修飾方法通常有兩種，一種是在PDI的N原子上引入不同的取代基，這種方法能夠改善PDI化合物在有機(jī)溶劑中的溶解度，但對PDI衍生物的光物理性質(zhì)影響甚微；第二種方法是在PDI的1，6，7，12位，即灣位置引入供電性或吸電性的取代基，這樣既能促進(jìn)PDI衍生物的溶解性，又能大幅度改變這些化合物的光物理性質(zhì)及其電化學(xué)屬性，同時(shí)還能保持其化學(xué)穩(wěn)定性，從而拓寬和加深了PDI衍生物在各個(gè)領(lǐng)域的功能化應(yīng)用。而目前

3、對PDI的灣位置進(jìn)行修飾的研究中，其引入的取代基僅限于酚氧基、仲胺基、苯基、氰基以及鹵素氟、氯、溴原子。鑒于此，嘗試并成功地首次合成了一系列灣位置具有新穎取代基的苝二酰亞胺衍生物，并對其光物理性質(zhì)及電化學(xué)性質(zhì)作出表征。以下是本文的主要工作： 第一章為前言部分，主要概述了PDI及其衍生物的發(fā)展歷史、研究背景以及研究意義；指出灣位置具有新穎取代基的一系列PDI衍生物的成功獲得為本文的創(chuàng)新點(diǎn)。 第二章為合成部分，使用N,N-二

4、環(huán)己基-1，7-二溴-3，4，9，10-苝二酰亞胺作為初始原料，以氫化鈉或無水碳酸鉀為堿性催化劑，十二醇做溶劑，在90-110℃的反應(yīng)條件下首次成功地得到了1.7-雙十二烷氧基取代的苝二酰亞胺衍生物和1-溴-7-十二烷氧基單取代的花二酰亞胺衍生物，即使延長反應(yīng)時(shí)間，單取代的PDI總為主要產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)通過加入CTAB作催化劑，可以加快反應(yīng)速率，同時(shí)能夠大大提高雙十二烷氧基取代的PDI的轉(zhuǎn)化率；考慮到十二烷硫基要比十二烷氧基的親核性能好，利用

5、二甲苯和水做混合溶劑，CTAB或18-冠-6作催化劑，在相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)中得到雙十二烷硫基取代的PDI化合物，并且通過柱層析方法提純分離了1，6位和1，7位雙十二烷硫基取代PDI的同分異構(gòu)體；在順利引入烷硫基的基礎(chǔ)上，使用相似的方法在PDI的1，7位置又引入了酚硫基，并且得到了較高的產(chǎn)率；雖然在PDI的灣位置引入仲胺基曾有報(bào)道，但伯胺基的引入還未有人嘗試，使用雙溴代的PDI原料與環(huán)己胺反應(yīng)得到了目標(biāo)產(chǎn)物，并成功分離得到了1，6位和1，7位

6、取代的PDI同分異構(gòu)體；在得到單溴單十二烷氧基取代的PDI化合物的基礎(chǔ)上，通過一系列親核取代反應(yīng)，以較高的產(chǎn)率合成得到了1，7位不對稱取代的PDI衍生物。 第三章為PDI化合物的性質(zhì)測定部分。測定了這些新穎的PDI化合物的光物理性質(zhì)，并得到了這些化合物的最大吸收波長λabs、最大吸收波長處的摩爾消光系數(shù)(ε)、最大發(fā)射λem、熒光量子產(chǎn)率、熒光壽命等光物理性質(zhì)；使用循環(huán)伏安法和差分脈沖極譜法對這些化合物的氧化還原半波電位進(jìn)行了測

7、定與計(jì)算；發(fā)現(xiàn)隨著灣位置引入基團(tuán)的供電性的逐漸增強(qiáng)，其光物理性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)都發(fā)生了比較有規(guī)律的變化，進(jìn)一步使用AMI計(jì)算方法對試驗(yàn)中所得到的結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證與解釋，事實(shí)證明，理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)是十分吻合的。 第四章的工作是以N,N-二環(huán)己基-1-溴-7-十二烷氧基-3，4，9，10-苝二酰亞胺為起始反應(yīng)物，基于Sonogashira反應(yīng)合成得到了灣位置含有炔鍵的一系列PDI化合物，并探討了由炔鍵和苯環(huán)形成的共軛鏈的增長對