基于心环烯分子的有机材料的合成与性质研究

发布时间：2020-03-21 01:35

【摘要】：由于低成本、性能优异、可用于柔性设备等优点,有机电子学近年来受到广泛关注。新型共轭基元的设计与合成一直是有机电子学领域的“源头创新”。本论文从新型碗状共轭分子心环烯出发,通过理性设计,开发了多类基于心环烯的有机半导体材料,并深入研究心环烯类分子共晶材料分子间电子耦合及电荷传输性质,主要研究内容及结论如下:(1)将两个带有位阻基团的手性碳原子引入酰亚胺并心环烯衍生物分子骨架,得到四种立体异构体(RS、SR、RR及SS,其中S及R代表手性碳手性),四种异构体经硅胶柱色谱分离得两组分,一组分含一对对映异构体(SS与RR),另一组分含一对非对映异构体(SR与RS)。由于位阻基团取向不同,导致两组分在各自单晶中排列方式完全不同,对映异构体组分呈现层状排列而非对映异构体呈现柱状排列。排列方式的不同直接导致分子间电子耦合方式的不同,而电子耦合方式又影响电荷传输性质。结合理论计算我们发现对映异构体组分更加利于空穴传输,而非对映异构体更加利于电子传输。此研究结果表明立体异构效应将直接影响分子在固态中的排列方式,从而影响电荷传输性能,有时甚至可调控电荷传输极性。(2)心环烯作为富勒烯的片段,两者的曲率相近,两者间易形成凹面-凸面π-π相互作用,所形成的心环烯/富勒烯复合物的性质也是相关领域的研究热点,但将这类复合物材料应用于有机电子学还鲜有报道。因此在第一部分工作基础上,我们将得到的非对映异构体(SR,RS)组分与富勒烯C60按1:1摩尔比进行混合生长共晶,研究共晶中的超分子作用、电子耦合及电荷传输性质。我们发现,由于凹面暴露出来的SR分子与富勒烯C60结合能更高,在共晶中凹面被位阻基团占据的RS分子全部转变成另一种SR分子,且共晶表现为心环烯衍生物分子SR与富勒烯C60分子的1:1层状堆积模式,同时心环烯衍生物分子间沿着a轴具有很强的π-π相互作用,而富勒烯C60在ac平面上以Z字型排列,在a c轴方向具备较强分子间的π-π相互作用。理论计算证明,共晶表现出各向异性的电子耦合,即a轴方向具有较大的空穴转移积分(来源于SR分子耦合),a和c轴方向上具有较大的电子转移积分(来源于C60的分子间耦合)。场效应晶体管测试证实沿e轴的路径确实利于电子迁移,电子迁移率为0.0008cm2V-1S-1。此研究成果为后续设计基于可相互转化分子的复合物材料提供了参考,同时也进一步证实碗状片段与富勒烯复合物可应用有机电子学中。(3)在第三部分工作中,也尝试了两个途径合成基于心环烯分子的双自由基结构,其中以四溴心环烯为原料的路径无法得到目标产物,而经过优化后的另一路径经分析已经得到基于心环烯的双自由基分子,但初步的结果表明该双自由基分子空气稳定性较差,在空气中易被氧化为心环烯二酮分子。
【图文】：

相比于传统无机半导体材料，有机半导体材料的特点有：１）种类多，来源逡逑广，，可以通过分子设计实现对半导体性能的有效调控。２）有机半导体材料具有逡逑良好的柔韧性，可实现全柔性器件和电路，可应用于柔性屏幕等（图１－１）。３）逡逑多数有机半导体材料易溶于常见的溶剂，可采用溶液加工的方法制备器件和电路，逡逑极大降低加工成本。然而，有机半导体要进一步发展仍然面对一些关键的挑战：逡逑如有机半导体的低迁移率和低稳定性等问题依旧普遍存在，结构与性能的关系仍逡逑然不明朗，对于有机半导体材料中电子传输基本机理的认识有限等。这些问题需逡逑要相关研究人员的持续不断的研宄与探索。逡逑１逡逑

一A)转移曲纷B)输出曲编
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O649.5

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 黄雁,林永成;双环烯醚的合成及其性质的研究[J];有机化学;2005年07期

2 刘治平,卢星,蒋梅玉,沈美萍;环烯腈的合成[J];化学世界;1988年08期

3 苏保宁,贾忠建;利用波谱技术确定环烯醚甙的结构[J];兰州大学学报;2000年01期

4 刘星X&;;环烯醚单萜及其甙类的研究进展[J];国外医学参考资料.药学分册;1978年01期

5 俞振培,王占岳,贺晓然,林孝元,花文廷;环烯并[b]吡咯衍生物的质谱研究[J];北京大学学报(自然科学版);1998年06期

6 危长城;彭聪;鲁新环;陈洋;陈帝文;何李;夏清华;;杂多酸催化剂催化双环烯酯二环氧化的反应研究[J];湖北大学学报(自然科学版);2015年06期

7 黎永献;用反相液相色谱法从肖石蚕五蕊花中分离环烯醚单萜类化合物[J];色谱;1992年04期

8 李清明;沈岚;陈凌云;朱华结;;藏波罗花中一个新的单萜环烯醚[J];天然产物研究与开发;2012年06期

9 许建耘;;含有三环烯的汽油配方申请美国专利[J];石油炼制与化工;2014年01期

10 杨仕豪;共轭环烯芳香性的极限研究[J];广东医学院学报;1994年03期

相关会议论文 前8条

1 耿晓萍;石晋丽;;环烯醚萜类化合物的研究进展[A];中华中医药学会第九届中药鉴定学术会议论文集——祝贺中华中医药学会中药鉴定分会成立二十周年[C];2008年

2 林旭锋;崔孙良;王彦广;;苯胺与环烯醚的串联反应合成1,2,3,4-四氢喹啉[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（上册）[C];2006年

3 李正明;李亚;陈建军;高坤;;穿心莛子呰中的环烯醚和黄酮类化合物[A];第七届全国天然有机化学学术研讨会论文集[C];2008年

4 任荔;张海楼;陶伟伟;陈茵;邹之璐;郭小燕;沈琴琴;陈刚;;栀子环烯醚帖部位的快速持久抗抑郁作用依赖于PKA-CREB信号通路的激活[A];第二届国际抑郁共病暨第十二届中国中西医结合基础理论学术研讨会论文集[C];2016年

5 李艳菲;孙芳玲;艾厚喜;张丽;蒋莹;王文;;山茱萸环烯醚帖苷的研究进展[A];第二届中国药理学会补益药药理专业委员会学术研讨会论文汇编[C];2012年

6 李艳菲;孙芳玲;艾厚喜;张丽;蒋莹;王文;;山茱萸环烯醚帖苷的研究进展[A];第十五届中国神经精神药理学学术会议论文摘要[C];2012年

7 李艳菲;孙芳玲;艾厚喜;张丽;蒋莹;王文;;山茱萸环烯醚帖苷的研究进展[A];全国第三次麻醉药理学术会议论文集[C];2012年

8 孙佳明;张辉;;应用HPLC-DAD-ESI-MS~2法指导破骨风中化学成分的快速分离鉴定[A];中华中医药学会第九届中药鉴定学术会议论文集——祝贺中华中医药学会中药鉴定分会成立二十周年[C];2008年

相关博士学位论文 前2条

1 周婷婷;栀子化合物组与代谢物组的多维色谱—质谱法研究[D];第二军医大学;2007年

2 杨玉衡;基于六元环烯桥发色团的二噻吩乙烯光致变色体系构建及性能研究[D];华东理工大学;2012年

相关硕士学位论文 前4条

1 吴双;基于心环烯分子的有机材料的合成与性质研究[D];厦门大学;2018年

2 孙东升;氮杂环烯加合物有机催化转化二氧化碳的研究[D];大连理工大学;2015年

3 黄凌;缬草中环烯醚萜提取工艺优化及抗氧化作用的研究[D];中南林业科技大学;2009年

4 沈涛;独一味止血作用及机制的研究及其活性部位的提取分离[D];兰州大学;2006年

本文编号：2592524