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和化學穩(wěn)定性的功能染料，在近二十年來一直受到人們的廣泛關注。由于其易修飾性，大大增加了PDI化合物的種類，同時拓寬了這類化合物的應用范圍。不管在電子器件領域，如有機場效應晶體管(OFET)，有機發(fā)光二極管(OLED)，太陽能電池等方面，還是在光學器件領域，如靜電復印感受體、熒光傳感器、激光器等方面，都引起了化學和物理科學工作者們的極大興趣。 為了滿足PDI化合物在不同領域的應用

2、，對其結構進行化學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化合物在有機溶劑中的溶解度，但對PDI衍生物的光物理性質影響甚微；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及其電化學屬性，同時還能保持其化學穩(wěn)定性，從而拓寬和加深了PDI衍生物在各個領域的功能化應用。而目前

3、對PDI的灣位置進行修飾的研究中，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，并對其光物理性質及電化學性質作出表征。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。 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，即使延長反應時間，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，可以加快反應速率，同時能夠大大提高雙十二烷氧基取代的PDI的轉化率；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，在相轉移催化反應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的同分異構體；在順利引入烷硫基的基礎上，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)己胺反應得到了目標產(chǎn)物，并成功分離得到了1，6位和1，7位

6、取代的PDI同分異構體；在得到單溴單十二烷氧基取代的PDI化合物的基礎上，通過一系列親核取代反應，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化合物的性質測定部分。測定了這些新穎的PDI化合物的光物理性質，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；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行了測

7、定與計算；發(fā)現(xiàn)隨著灣位置引入基團的供電性的逐漸增強，其光物理性質和電化學性質都發(fā)生了比較有規(guī)律的變化，進一步使用AMI計算方法對試驗中所得到的結果進行了驗證與解釋，事實證明，理論計算結果與試驗所得數(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物，基于Sonogashira反應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