含疏水烷基鏈的苝二酰亞胺衍生物的設計、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電子器件方面的潛在應用，在過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半導體材料、太陽能轉(zhuǎn)化、激光染料、液晶以及生物熒光探針，太陽能電池等方面有良好的應用前景。
　　 最近幾年，研究工作者們把重點轉(zhuǎn)向在溶液，有機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)來做成功能型材料。為了滿足PDI化合物在不同領(lǐng)域的應用，通過對其結(jié)構(gòu)進行化學修飾，達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)系進行研究，通過在PDI化合物中引入不同的功能性基團，從而得到一些具有特殊性質(zhì)的苝二酰亞胺化合物并對其性質(zhì)進行深入的研究。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)，重點介紹了超分子聚集體的研究進展。
　　 第二章:通過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這一系列化合物在溶液中的聚集行為進行了研究。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、射實驗對這些化合物在固態(tài)下的聚集行為也進行了研究。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而有序的線狀。由此可以得出，我們可以通過改變烷基鏈的數(shù)目來達到控制分子聚集的方式，有序性以及形貌的目的。這將有助于我們設計新型有機聚集體的分子。
　　 第三章:合成了兩個共價鍵連接的分別含有兩個（二聚體1）或六個（六聚體2）PDI單元的PDI衍生物。用電子吸收和熒光發(fā)射

5、光譜對這兩種化合物在溶液中的聚集性質(zhì)進行了表征。實驗結(jié)果表明，即使在很稀的溶液里面，六聚體2也是傾向于通過分子間的作用力來形成更大的分子間聚集體。但是二聚體1通過分子內(nèi)的聚集使這兩個PDI單元通過面對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)出具有很大長寬比的束狀纖維。但是六聚體2只是表現(xiàn)出來小的棒狀聚集。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、間相互干擾所導致的。由此可以得出，我們通過調(diào)節(jié)分子之間超分子作用力的相互干擾，可以達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,然后將這個不對稱的PDI衍生物通過乙二胺和均苯三甲酰氯相連形成了PDI的三聚體。測試了這個化合物在多種有機溶劑中的凝膠形成能力。對三聚體的凝膠性質(zhì)通過電子吸收和熒光發(fā)射光譜進行了表征。結(jié)果表明三聚體的凝膠狀態(tài)形成了典型