新型光功能杂环化合物的设计、合成及性质.pdfVIP

中文摘要 中文摘要 含杂环的有机光电功能材料日益引起人们的兴趣，这是因为杂环化合物特别 是共轭有机杂环化合物不仅结构新颖、键型各异，而且在化学传感器、有机发光 二极管、非线性光学、半导体、太阳能电池以及场效应管等方面具有十分广泛的 应用价值。因此，本文通过调研、总结文献，设计合成了含吡啶杂环的化合物和 多咔唑衍生物，并详细地研究了它们的线性、非线性光学性质，电化学性质和热 稳定性。主要研究内容如下： 1、利用水相或无溶剂的Aldol 缩合、Michael 加成、Friedel-Crafts 、Vismeier 和无溶剂Wittig 等反应合成了一种含2,2´:6,2-三吡啶结构单元的化合物L1 ，研 2+ 2+ + + 2+ 2+ + 究了它在化学传感器方面的应用。在Co 、Ni 、Ag 、Na 、Ca 、Mg 、K 、 Cd2+ 、Cr3+ 、Cu2+ 、Pb2+和Zn2+存在的情况下L1 对Fe2+和Fe3+有较高的灵敏性和 选择性。当L1 遇到水溶液中的Fe2+和Fe3+ 时显紫红色，且在紫外光谱567 nm 处 出现一新峰。特别地是该探针可以分别检测出水溶液中Fe2+和Fe3+ 的浓度，Fe2+ 和Fe3+ 的检出限分别为1.97 × 10-7 M 、1.67 × 10-7 M 。实验结果表明，L1 是一个 能分别检测出水溶液中痕量的Fe2+和Fe3+ 的双通道离子传感器。 2 、使用咔唑作为原料，利用Suzuki、Wittig 、Friedel-Crafts 等反应合成了三 种共轭的多咔唑化合物L 、L 和L 。用红外、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱等 2 3 4 手段对它们的结构进行了表征。分别研究了它们在不同极性溶剂中的紫外吸收谱 和单光子荧光谱。实验结果表明：在不同的溶剂中，它们的紫外吸收谱基本没有 太大的变化。在单光子荧光谱中，L2 、L3 和L4 具有比较强的荧光。溶剂极性的 变化对L2 荧光光谱的影响并不明显，峰位基本不变。L3 和L4 随着溶剂极性的增 大出现红移现象，这种现象可以解释为分子内扭曲电荷转移（TICT ，Twisted Internal Charge Transfer ）导致的。利用循环伏安法（CV ）研究了DMF 溶液中 L 、L 和L 的电化学性质，并结合它们的带隙，分别计算出了三种化合物的前 2 3 4 线轨道能级值。另外还利用TGA 测定了这三种化合物的热稳定性，实验结果表 明它们均具有很好的稳定性。 3、利用Vilsmeier 、Wittig-Horner-Emmons 、Sonogashira 等反应合成了三种 含咔唑基的枝状化合物，用核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和质谱等手段对其结构 І 新型光功能杂环化合物的设计、合成及性质 进行了表征。分别研究了它们在不同极性溶剂中的紫外吸收谱和单光子荧光谱。 实验结果表明：L5 、L6 在不同极性的溶剂中，吸收峰的位置和峰形变化不大。 L7 在不同极性的溶剂（除甲醇和乙腈外）中，最大吸收峰的位置随着溶剂极性 的增加略有红移现象。用荧光参比法得出了三种化合物在不同溶剂中的量子产 率。另外研究了它们的双光子性质，并采用双光子诱导荧光法得出了这三种化合 物在二氯甲烷中的双光子吸收截面，其值分别为4 、1035、613 GM 。实验结果表 明：好的平面性及共轭链的长度都是影响双光子吸收截面的重要因素。利用循环 伏安法（CV ）研究了DMF 溶液中L 、L 和L 的电化学性质，并结合它们的带 5 6 7 隙，分别计算出了三种化合物的前线轨道能级值。另外还研究了这三种化合物的 热稳定性。 关键词：分子探针、咔唑、有机电致发光器件、双光子吸收、双光子吸收截面 II