含疏水烷基鏈的苝二酰亞胺衍生物的設(shè)計(jì)、合成和聚集性質(zhì)的研究.pdf

1、π-π共軛體系的自組裝在有機(jī)電子器件方面的潛在應(yīng)用，在過(guò)去的幾年里吸引了人們廣泛的關(guān)注。許多功能型的π體系分子，例如:苝二酰亞胺（Perylenetetracarboxylicaciddiimide，簡(jiǎn)稱PDI），卟啉，酞菁等化合物已經(jīng)被廣泛地研究，以期望它們能在有機(jī)半導(dǎo)體材料、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化、激光染料、液晶以及生物熒光探針，太陽(yáng)能電池等方面有良好的應(yīng)用前景。
　　 最近幾年，研究工作者們把重點(diǎn)轉(zhuǎn)向在溶液，有機(jī)凝膠以及柱狀液晶相中利

2、用π-π聚集自組裝成一維的納米結(jié)構(gòu)，利用這些有序的結(jié)構(gòu)來(lái)做成功能型材料。為了滿足PDI化合物在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)修飾，達(dá)到控制苝二酰亞胺類化合物性質(zhì)的目的，是獲得具有新型光電性質(zhì)的PDI新材料的重要手段之一。本文就這種苝二酰亞胺類化合物的結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系進(jìn)行研究，通過(guò)在PDI化合物中引入不同的功能性基團(tuán)，從而得到一些具有特殊性質(zhì)的苝二酰亞胺化合物并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行深入的研究。以下是本論文的主要內(nèi)容:
　　 第一

3、章:概述了PDI及其衍生物的發(fā)展歷史以及研究背景、合成方法、基本性質(zhì)，重點(diǎn)介紹了超分子聚集體的研究進(jìn)展。
　　 第二章:通過(guò)在酰亞胺的一端連接上不同數(shù)目取代的疏水的烷基鏈，合成了三種PDI的衍生物。采用電子吸收光譜和熒光光譜對(duì)這一系列化合物在溶液中的聚集行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在PDI分子一端的疏水烷基鏈的數(shù)目越多，分子的聚集越明顯，但是在這些PDI的芳香環(huán)之間卻沒(méi)有明顯地基態(tài)相互作用。利用電子吸收和發(fā)射光譜以及紅外和X射線衍

4、射實(shí)驗(yàn)對(duì)這些化合物在固態(tài)下的聚集行為也進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，隨著PDI分子一端烷基鏈數(shù)目的增加，聚集的方式由H形轉(zhuǎn)變?yōu)镴形，固態(tài)下聚集的形貌由彎曲的小帶狀轉(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)而有序的線狀。由此可以得出，我們可以通過(guò)改變烷基鏈的數(shù)目來(lái)達(dá)到控制分子聚集的方式，有序性以及形貌的目的。這將有助于我們?cè)O(shè)計(jì)新型有機(jī)聚集體的分子。
　　 第三章:合成了兩個(gè)共價(jià)鍵連接的分別含有兩個(gè)（二聚體1）或六個(gè)（六聚體2）PDI單元的PDI衍生物。用電子吸收和熒光發(fā)射

5、光譜對(duì)這兩種化合物在溶液中的聚集性質(zhì)進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，即使在很稀的溶液里面，六聚體2也是傾向于通過(guò)分子間的作用力來(lái)形成更大的分子間聚集體。但是二聚體1通過(guò)分子內(nèi)的聚集使這兩個(gè)PDI單元通過(guò)面對(duì)面的堆積形成折疊的構(gòu)象。紅外光譜表明，在二聚體1和六聚體2的分子聚集體中，酰胺氮和羰基氧能形成氫鍵。二聚體1的干凝膠的形貌表現(xiàn)出具有很大長(zhǎng)寬比的束狀纖維。但是六聚體2只是表現(xiàn)出來(lái)小的棒狀聚集。出現(xiàn)這樣的差別主要是控制著分子聚集的不同作用力之

6、間相互干擾所導(dǎo)致的。由此可以得出，我們通過(guò)調(diào)節(jié)分子之間超分子作用力的相互干擾，可以達(dá)到控制分子聚集的形貌和尺寸的目的。
　　 第四章:將N-(2-氨乙基)-3，4，5-三（十二烷基）苯甲酰胺連接在苝二酰亞胺的一端,然后將這個(gè)不對(duì)稱的PDI衍生物通過(guò)乙二胺和均苯三甲酰氯相連形成了PDI的三聚體。測(cè)試了這個(gè)化合物在多種有機(jī)溶劑中的凝膠形成能力。對(duì)三聚體的凝膠性質(zhì)通過(guò)電子吸收和熒光發(fā)射光譜進(jìn)行了表征。結(jié)果表明三聚體的凝膠狀態(tài)形成了典型