基于苝二酰亚胺和三蝶烯类功能分子的合成
发布时间：2021-01-03 13:14
功能有机分子的结构比较简单明确,便于大量合成,稳定性较好,具有很大的应用价值。例如可以开发功能小分子探针应用于肿瘤的诊断和治疗中,有些功能有机分子还可以通过非共价键作用自组装成为有机凝胶,有机小分子凝胶具有自我修复性、热可逆性、低毒性等优良特性。功能有机分子在光学、催化、材料化学、生物等领域有着巨大的潜在价值。第一章综述了两类应用广泛的功能分子,基于苝二酰亚胺和三蝶烯类的功能分子。苝二酰亚胺类化合物因为具有大环共轭分子结构,它们的光热稳定性较好,长期被用于涂料制品的研发。它们通常具有特殊的光学、电学、磁性性质,所以可以应用于功能材料中。在本章论述了它们在生物荧光探针、有机太阳能电池、电化学传感器、药物载体等方面具有的潜在应用价值,体现了它们在材料科学领域具有的广泛应用前景。三蝶烯及其衍生物因其独特的刚性结构、芳香性和高度对称的特点,同时具有丰富的反应活性位点,具有富电子开放空腔,可以作为合成大分子的基本单体,本章论述了它们在包括材料化学、主客体化学、超分子自组装、有机反应以及生物医药等诸多研究领域里具有的巨大应用潜能。苝二酰亚胺具有合成原料易得、产率高、容易修饰取代基团的特性,这使其成...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PDI的分子结构
青岛科技大学研究生学位论文4湾位引入取代基团，PDI首先经过卤化反应生成二溴PDI或四溴（四氯）PDI，再与亲核试剂发生亲核取代反应生成相应的PDI衍生物。1.1.2.1酰亚胺位功能化苝二酰亚胺类化合物的合成通常可以在PDI的酰亚胺位引入长烷基链、位阻大的芳香基团等基团，也可以与离子配位基团相连得到具有识别功能的功能材料。Seong等[11]在2015年设计合成了酰亚胺位连接不同取代基团的PDI衍生物，研究了三种不同PDI衍生物的微观结构，研究了这些PDI衍生物在场效应晶体管中的p-n异质结效应，使用原子力显微镜、二维掠入射X射线衍射和紫外光电子能谱系统地探索了有机异质结和掺杂特性，观察到的与薄膜形态有关的掺杂效应为在薄膜晶体管中实现更有效的电荷转移掺杂提供了实用指南。1.1.2.21-取代苝二酰亚胺类化合物的合成PDI的四个湾位中可以只在其中一个湾位引入其他取代基。Wu等[12]在2017年合成并表征了三种PDI衍生物：H-PDI、Br-PDI和F-PDI（图1-2），采用这三种化合物在倒置钙钛矿太阳能电池(PVSCs)中替代[6,6]-苯基C61丁酸甲酯。尽管基于PDI衍生物的常规PVSCs的效率高达17.6%，但倒置PVSCs的相应性能仍然落后，需要改进。采用紫外可见吸收光谱法、电化学循环伏安法、直流电导率，空间电荷限制电流电子迁移率、原子力显微镜表面形态和光致发光光谱测量电荷俘获的研究来探究了材料的电子接受和电子传输性能。通过这项研究，证明了简单的单溴取代的苝二酰亚胺（Br-PDI）是可溶液加工的，并且有潜力在倒置PVSCs中用作非富勒烯电子接受和电子传输材料。图1-2X-PDI的化学结构Figure1-2ThechemicalstructuresofX-PDI
青岛科技大学研究生学位论文51.1.2.31,7-二取代苝二酰亚胺类化合物的合成Takeshi等[13]在2015年报告了新设计的在1,7-湾位带有3-羟基环丁二酮的PDI染料（图1-3），其不溶于氯化溶剂和甲苯，但在极性溶剂（包括DMSO、DMF、丙酮、THF、甲醇和水）中显示出优异的溶解性，其在THF中具有宽吸收带，这归因于S0-S1跃迁，最大值在570nm处。这种染料对pH值变化、溶剂极性甚至湿度表现出了令人惊讶的敏感性。由于环丁烯骨架羟基上的质子化和去质子化引起的电子给体强度的变化，以方形酸基团作为湾位取代基的新型PDI衍生物显示出显著的盐致变色性质。由于方形酸基的高酸度，已经在中等碱性溶剂中发生了去质子化，甚至在THF或PEG基质中也有痕量的水产生，因此表现出被称为水致变色的特性，已经证明这种特性可用于比色湿度传感。图1-3方形酸基团修饰的苝二酰亚胺的合成[13]Figure1-3Thesynthesisofperylenediimidebearingsquaricacidresidues[13]
【参考文献】：
期刊论文
[1]三蝶烯衍生物研究新进展[J]. 蒋晓乾,管鑫,张红. 有机化学. 2011(07)
[2]A FACILE SYNTHESIS OF HYPERBRANCHED POLYIMIDES FROM 2,6,12-TRIAMINOTRIPTYCENE[J]. 程琳. Chinese Journal of Polymer Science. 2010(01)
本文编号：2955041
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PDI的分子结构
青岛科技大学研究生学位论文4湾位引入取代基团，PDI首先经过卤化反应生成二溴PDI或四溴（四氯）PDI，再与亲核试剂发生亲核取代反应生成相应的PDI衍生物。1.1.2.1酰亚胺位功能化苝二酰亚胺类化合物的合成通常可以在PDI的酰亚胺位引入长烷基链、位阻大的芳香基团等基团，也可以与离子配位基团相连得到具有识别功能的功能材料。Seong等[11]在2015年设计合成了酰亚胺位连接不同取代基团的PDI衍生物，研究了三种不同PDI衍生物的微观结构，研究了这些PDI衍生物在场效应晶体管中的p-n异质结效应，使用原子力显微镜、二维掠入射X射线衍射和紫外光电子能谱系统地探索了有机异质结和掺杂特性，观察到的与薄膜形态有关的掺杂效应为在薄膜晶体管中实现更有效的电荷转移掺杂提供了实用指南。1.1.2.21-取代苝二酰亚胺类化合物的合成PDI的四个湾位中可以只在其中一个湾位引入其他取代基。Wu等[12]在2017年合成并表征了三种PDI衍生物：H-PDI、Br-PDI和F-PDI（图1-2），采用这三种化合物在倒置钙钛矿太阳能电池(PVSCs)中替代[6,6]-苯基C61丁酸甲酯。尽管基于PDI衍生物的常规PVSCs的效率高达17.6%，但倒置PVSCs的相应性能仍然落后，需要改进。采用紫外可见吸收光谱法、电化学循环伏安法、直流电导率，空间电荷限制电流电子迁移率、原子力显微镜表面形态和光致发光光谱测量电荷俘获的研究来探究了材料的电子接受和电子传输性能。通过这项研究，证明了简单的单溴取代的苝二酰亚胺（Br-PDI）是可溶液加工的，并且有潜力在倒置PVSCs中用作非富勒烯电子接受和电子传输材料。图1-2X-PDI的化学结构Figure1-2ThechemicalstructuresofX-PDI
青岛科技大学研究生学位论文51.1.2.31,7-二取代苝二酰亚胺类化合物的合成Takeshi等[13]在2015年报告了新设计的在1,7-湾位带有3-羟基环丁二酮的PDI染料（图1-3），其不溶于氯化溶剂和甲苯，但在极性溶剂（包括DMSO、DMF、丙酮、THF、甲醇和水）中显示出优异的溶解性，其在THF中具有宽吸收带，这归因于S0-S1跃迁，最大值在570nm处。这种染料对pH值变化、溶剂极性甚至湿度表现出了令人惊讶的敏感性。由于环丁烯骨架羟基上的质子化和去质子化引起的电子给体强度的变化，以方形酸基团作为湾位取代基的新型PDI衍生物显示出显著的盐致变色性质。由于方形酸基的高酸度，已经在中等碱性溶剂中发生了去质子化，甚至在THF或PEG基质中也有痕量的水产生，因此表现出被称为水致变色的特性，已经证明这种特性可用于比色湿度传感。图1-3方形酸基团修饰的苝二酰亚胺的合成[13]Figure1-3Thesynthesisofperylenediimidebearingsquaricacidresidues[13]
【参考文献】：
期刊论文
[1]三蝶烯衍生物研究新进展[J]. 蒋晓乾,管鑫,张红. 有机化学. 2011(07)
[2]A FACILE SYNTHESIS OF HYPERBRANCHED POLYIMIDES FROM 2,6,12-TRIAMINOTRIPTYCENE[J]. 程琳. Chinese Journal of Polymer Science. 2010(01)
本文编号：2955041
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