氮杂稠环化合物的设计、合成及性质研究
发布时间：2020-06-10 11:41
【摘要】：稠环芳烃是由两个或多个苯环相互连接组成的多环芳烃化合物,由于其独特的π共轭结构、易修饰性及优良的光电性能,广泛应用于有机发光二极管、有机场效应晶体管、荧光传感器等领域。螺烯作为稠环芳烃的一种,因其独特的螺旋型结构和非平面π-电子体系使其在有机电致发光材料和非线性光学材料等领域展现出良好的应用前景。通过乙烯键桥联的方式将小分子稠环化合物连接成Donor-π-acceptor(D-π-A)型分子结构,拓展的π共辄体系有利于发光材料的载流子传输,提高荧光效率,因此也大量的应用于发光材料领域。本论文主要设计合成了一种二氮杂稠环化合物和两种乙烯键桥联D-π-A型分子:10-(己氧基)二苯并[a,j][3,7]菲咯啉、顺-8-己氧基-2-(2-萘乙烯基)喹啉和反-4-2-(9,9-二己基-9-芴)乙烯基吡啶,并对其进行了相应的表征,同时也对其光学性质、电化学性质及热学性质进行了分析。我们以8-羟基-2-甲基喹啉和3-溴喹啉为起始反应物,利用Heck反应和光化学闭环等经典反应,最终合成出10-(己氧基)二苯并[a,j][3,7]菲咯啉,并对其进行了一系列化学表征(1H NMR、13CNMR、HRMS)。螺旋扭曲分子构型不仅仅能够缩短分子的π-共轭长度,还能够有效抑制分子的密堆积作用。二氮杂稠环化合物的热分解温度Td为176.4℃并溶于绝大多数有机溶剂。其在正己烷、二氯甲烷、四氢呋喃、乙腈、甲醇溶液状态下的最大吸收峰位于296-300 nm之间,最大发射峰位于452-493 nm范围内;在薄膜状态下吸收峰位于307 nm,最大发射峰位于499 nm。发光范围均位于蓝紫光波长范围内。在甲醇溶液中的荧光量子效率达到28.09%。通过循环伏安法测试计算得到二氮杂稠环化合物的HOMO和LUMO能级分别为-4.84 eV和-1.40 eV,带隙为3.44 eV。利用Wittig反应将8-己氧基喹啉与萘分子通过乙烯键桥联起来得到顺-8-己氧基-2-(2-萘乙烯基)喹啉,并利用1HNMR、13CNMR、HRMS和X-ray衍射方法对其结构进行了表征,得出其单晶为单斜晶系P21/n空间群,一个非对称单元中含有四个独立分子,喹啉环与萘环的二面角为9.3°。与大多数反式乙烯键桥联化合物不同,其结构呈顺式结构。在四氢呋喃、乙酸乙酯、三氯甲烷、乙腈、甲醇溶液中的最大吸收峰位于281-283 nm内,最大发射峰位于435-467 nm之间,属于蓝紫光范围。其在甲醇溶液中荧光量子效率最高,高达22.35%。循环伏安测试得到化合物的HOMO和LUMO能级分别为-4.97 eV和-2.22 eV,带隙为2.75 eV。分解温度Td为222.13 ℃。利用Heck反应将9,9-二己基芴与吡啶分子通过乙烯键桥联起来得到产物反-4-2-(9,9-二己基-9-芴)乙烯基吡啶。热学测试表明其分解温度Td为225.23℃。在正己烷、甲苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙腈溶液中的最大吸收峰位于326-330 nm,最大发射峰位于390-411 nm之间,属于紫光范围。其在二氯甲烷溶液中荧光量子效率最高,为13.35%。在电化学分析中,化合物经历了不可逆的氧化还原过程,其HOMO和LUMO能级分别为-4.67 eV和-1.91 eV,带隙为2.76 eV。
【图文】：
质是其独特的螺旋结构，即使螺烯分子不具有手性碳原子，但是由于末端芳香环逡逑的空间位阻现象也能使螺烯分子具有一个Ｃ２对称轴，使分子具有手性特点，螺逡逑烯分子手性如图３．１所示。螺烯分子中备个芳香环是扭曲连接的，，并且每个芳香逡逑环的扭曲张力不尽相同，螺烯分子骨架的键长同样不同，这就使得螺烯分子具Q囧义戏瞧矫娴姆肿庸剐汀Ｏ喽杂谄渌嗷菲矫娣枷慊衔铮菹┚哂懈玫娜芙庑裕怼ｅ义喜⑶遥颐强梢酝ü蚵菹┓肿右氤ち刺丛黾悠淙芙庑浴Ｔ踊仿菹┑某鱿皱义鲜孤菹└泳哂芯赫Γ绲勇菹⒑蚵菹⒑趼菹┑取Ｔ踊仿菹┑墓查铄义瞎羌芨游榷ǎ⑶以釉涌梢越徊礁慕菹┓肿拥男灾省Ｕ怯捎诼菹┓肿渝义险庑┒捞氐男灾剩蛊渚哂衅渌肿幽岩跃哂械男阅埽壳奥菹┓肿蛹壕惴河﹀义嫌糜谙允荆郏玻荨⒂獯衅鳎常薄⒎肿邮侗穑保矗钡攘煊颉ｅ义希疱危湾义贤迹常甭菹┓肿邮中越峁瑰义瞎庋趸饣贩从κ且恢种匾暮铣陕菹┑姆椒ā＃保梗叮纺旯庋趸饣贩从κ族义洗伪挥τ糜诤铣陕菹┓从χ校郏担保缤迹常菜尽４撕螅庋趸饣贩从Σ欢媳槐ㄥ义系溃穑椋铮槭沟么朔椒ú欢媳煌晟啤９庋趸饣贩从κ褂帽饺芤鹤魑芗
本文编号：2706243
【图文】：
质是其独特的螺旋结构，即使螺烯分子不具有手性碳原子，但是由于末端芳香环逡逑的空间位阻现象也能使螺烯分子具有一个Ｃ２对称轴，使分子具有手性特点，螺逡逑烯分子手性如图３．１所示。螺烯分子中备个芳香环是扭曲连接的，，并且每个芳香逡逑环的扭曲张力不尽相同，螺烯分子骨架的键长同样不同，这就使得螺烯分子具Q囧义戏瞧矫娴姆肿庸剐汀Ｏ喽杂谄渌嗷菲矫娣枷慊衔铮菹┚哂懈玫娜芙庑裕怼ｅ义喜⑶遥颐强梢酝ü蚵菹┓肿右氤ち刺丛黾悠淙芙庑浴Ｔ踊仿菹┑某鱿皱义鲜孤菹└泳哂芯赫Γ绲勇菹⒑蚵菹⒑趼菹┑取Ｔ踊仿菹┑墓查铄义瞎羌芨游榷ǎ⑶以釉涌梢越徊礁慕菹┓肿拥男灾省Ｕ怯捎诼菹┓肿渝义险庑┒捞氐男灾剩蛊渚哂衅渌肿幽岩跃哂械男阅埽壳奥菹┓肿蛹壕惴河﹀义嫌糜谙允荆郏玻荨⒂獯衅鳎常薄⒎肿邮侗穑保矗钡攘煊颉ｅ义希疱危湾义贤迹常甭菹┓肿邮中越峁瑰义瞎庋趸饣贩从κ且恢种匾暮铣陕菹┑姆椒ā＃保梗叮纺旯庋趸饣贩从κ族义洗伪挥τ糜诤铣陕菹┓从χ校郏担保缤迹常菜尽４撕螅庋趸饣贩从Σ欢媳槐ㄥ义系溃穑椋铮槭沟么朔椒ú欢媳煌晟啤９庋趸饣贩从κ褂帽饺芤鹤魑芗
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