具有紫蓝色荧光的螺烯化合物的研究
发布时间：2021-06-06 12:12
螺烯是由邻位稠合的苯或其他芳族环形成的具有非平面螺旋形骨架的多环芳香族化合物。稠合多环体系中杂原子的存在能改变电子结构,增强螺烯骨架电荷转移能力,从而显著改善吸收和发射性能以及其他光电性能。本文以1H-吲哚-5-甲醛（ICD）为起始反应原料,经过一系列经典反应合成两种新型的吲哚基氮杂[5]螺烯化合物:3-已基-3H-菲并[4,3-e]吲哚（HPI）和7-己基-7H-吲哚并[5,4-k]菲啶（HIPD）。HPI经过亲核取代反应、Wittig反应、光环化反应三步法合成。对化合物进行了1H NMR、13C NMR、高分辨质谱、X射线单晶衍射等表征,并对HPI的热学性能、电化学性质、光学性质和量化计算结果进行了研究。热重测试结果显示HPI的分解温度Td为251℃,表明HPI热稳定性较好。由电化学测结果计算得出 HPI 的 HOMO 能级、LUMO 能级、带隙分别为-4.99eV、-2.07eV、2.92eV,HPI空穴传输能力较好。HPI在不同溶剂中的紫外-可见吸收光谱的最强吸收峰位于229-233 nm范围内。HPI在不同溶剂中的荧光光谱的荧光发射峰值波长在391-417 nm之间,这表明该...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１最近几年报道的杂螺烯??３??
山东大学硕士学位论文??Ｒ．?９?〇Ｐ?９??ｙａＮＸ５?＾１０??ＴＳＣｚ?ＴＳＴＡ?ＴＳＮＡ?ＴＳＭＡ??图?Ｉ．１２ＴＳＣＺ、ＴＳＴＡ、ＴＳＮＡ?和?ＴＳＭＡ??１．２．５杂化局域－电荷转移材料??杂化局域－电荷转移（ＨＬＣＴ）态是通过将ＣＴ态和ＬＥ态混合而形成的新状??态，其中ＬＥ态通过辐射跃迁到基态而有效发射荧光，而ＣＴ态使得从Ｔｃｔ到ＳＣＴ??的ＲＩＳＣ过程有高转化率（图１．１３）。一般情况下，ＨＬＣＴ分子应具有相近的ＬＥ??态和ＣＴ态，且在衰变过程中向最低单重态或三重态的内部转换可以忽略不计。??—？０?〇＾—■??ａ?ｇ??２５％?７５％??ｒ?４：ｖ＾—－??｜尤。——Ｔ??图１．１３?ＨＬＣＴ过程的光物理机理??２０１２年，Ｍａ及其同事［８６＿８９】首次提出了存在于扭曲的供体－受体三苯胺－咪唑??衍生物（ＴＰＡ－菲［９，１０－ｄ］咪唑（ＰＰ１））分子中的ＨＬＣＴ机理。在溶液中，ＴＰＡ－??ＰＰＩ?（图１．１４）相对于ＰＰＩ?６９?ｎｍ的红移和其明显的溶剂效应，可以作为ＴＰＡ－??ＰＰ１激发态中ＣＴ态存在的有力证据。而作为主要部分的ＬＥ态，可以通过密度??泛函理论（ＤＦＴ）和固态薄膜的光致发光（ＰＬ）效率（９０％）来计算。Ｍａ等制??１３??
山东大学硕士学位论文??能观察到ＴＰＡ的原因。ＴＰＡ的大多数应用都与这种对光强度依赖性有关。??ＴＰＡ有简并与非简并。通常来看简并ＴＰＡ对于实际应用而言更有效。在简??并ＴＰＡ中，没有对称中心的分子（偶极和八极，图１．１６ｃ）的ＴＰＡ能级类似于??ＯＰＡ能级；具有对称中心的分子（四极，图丨．１６ｃ）的ＴＰＡ能级高于ＯＰＡ能级。??于是，前者可以通过吸收Ａ￡７２?（?Ａ五为ＯＰＡ能量）能量而激发（图１．１６ａ）；而??后者需要Ａ?￡７２或大于Ａ?￡７２能量而激发（图１．１６ｂ）。但是，长链多烯是此??ＯＰＡ／ＴＰＡ能量模型的一个例外是，其ＴＰＡ能级可以低于ＯＰＡ能级［％］。??（ａ）々?’??（ｂ）????Ｃ＊?—Ａ????：??ＡＥ?ｆｉ?…??ＡＥ．?ＪＶ??Ｖ?ｆ?Ｋ?Ｃ：??ＯＰＡ?ＴＰＡ?ＯＰＡ?ＴＰＡ??（Ｃ）??＞—？?Ａ??９??图１．１６?（ａ）没有对称中心的分子（偶极和八极）的ＯＰＡ和ＴＰＡ能级图；（ｂ）有对称中心??的分子（四极）的ＯＰＡ和ＴＰＡ能级图；（ｃ）偶极、八极和四极结构??低能光子的波长更长，可以穿透更深的样品，可以在光散射介质内部更深层??发生双光子激发。另外，发生ＴＰＡ的概率（Ｍ）随光强度（／）的平方增加，即??奶〇：（５／２，其中５是以Ｇ６ｐｐｅｒｔ－Ｍａｙｅｒ为单位的双光子吸收截面（ｌＧＭ＝ｌ（Ｔ５Ｑｃｍ４??ｓ?ｐｈｏｔｏｒＴ１?ｍｏｌｅｃｕｌｅ－Ｄ?［９７］。ＯＰＡ的效率随着１？的增加以１／ｒ２函数降低（ｒ是在垂??直于激光束的方向上与几何焦点的距离）而ＴＰＡ的效率以１／ｒ４函数降低。这会??在焦点处产生高度局部化双光子激发，而在需要
本文编号：3214368
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１最近几年报道的杂螺烯??３??
山东大学硕士学位论文??Ｒ．?９?〇Ｐ?９??ｙａＮＸ５?＾１０??ＴＳＣｚ?ＴＳＴＡ?ＴＳＮＡ?ＴＳＭＡ??图?Ｉ．１２ＴＳＣＺ、ＴＳＴＡ、ＴＳＮＡ?和?ＴＳＭＡ??１．２．５杂化局域－电荷转移材料??杂化局域－电荷转移（ＨＬＣＴ）态是通过将ＣＴ态和ＬＥ态混合而形成的新状??态，其中ＬＥ态通过辐射跃迁到基态而有效发射荧光，而ＣＴ态使得从Ｔｃｔ到ＳＣＴ??的ＲＩＳＣ过程有高转化率（图１．１３）。一般情况下，ＨＬＣＴ分子应具有相近的ＬＥ??态和ＣＴ态，且在衰变过程中向最低单重态或三重态的内部转换可以忽略不计。??—？０?〇＾—■??ａ?ｇ??２５％?７５％??ｒ?４：ｖ＾—－??｜尤。——Ｔ??图１．１３?ＨＬＣＴ过程的光物理机理??２０１２年，Ｍａ及其同事［８６＿８９】首次提出了存在于扭曲的供体－受体三苯胺－咪唑??衍生物（ＴＰＡ－菲［９，１０－ｄ］咪唑（ＰＰ１））分子中的ＨＬＣＴ机理。在溶液中，ＴＰＡ－??ＰＰＩ?（图１．１４）相对于ＰＰＩ?６９?ｎｍ的红移和其明显的溶剂效应，可以作为ＴＰＡ－??ＰＰ１激发态中ＣＴ态存在的有力证据。而作为主要部分的ＬＥ态，可以通过密度??泛函理论（ＤＦＴ）和固态薄膜的光致发光（ＰＬ）效率（９０％）来计算。Ｍａ等制??１３??
山东大学硕士学位论文??能观察到ＴＰＡ的原因。ＴＰＡ的大多数应用都与这种对光强度依赖性有关。??ＴＰＡ有简并与非简并。通常来看简并ＴＰＡ对于实际应用而言更有效。在简??并ＴＰＡ中，没有对称中心的分子（偶极和八极，图１．１６ｃ）的ＴＰＡ能级类似于??ＯＰＡ能级；具有对称中心的分子（四极，图丨．１６ｃ）的ＴＰＡ能级高于ＯＰＡ能级。??于是，前者可以通过吸收Ａ￡７２?（?Ａ五为ＯＰＡ能量）能量而激发（图１．１６ａ）；而??后者需要Ａ?￡７２或大于Ａ?￡７２能量而激发（图１．１６ｂ）。但是，长链多烯是此??ＯＰＡ／ＴＰＡ能量模型的一个例外是，其ＴＰＡ能级可以低于ＯＰＡ能级［％］。??（ａ）々?’??（ｂ）????Ｃ＊?—Ａ????：??ＡＥ?ｆｉ?…??ＡＥ．?ＪＶ??Ｖ?ｆ?Ｋ?Ｃ：??ＯＰＡ?ＴＰＡ?ＯＰＡ?ＴＰＡ??（Ｃ）??＞—？?Ａ??９??图１．１６?（ａ）没有对称中心的分子（偶极和八极）的ＯＰＡ和ＴＰＡ能级图；（ｂ）有对称中心??的分子（四极）的ＯＰＡ和ＴＰＡ能级图；（ｃ）偶极、八极和四极结构??低能光子的波长更长，可以穿透更深的样品，可以在光散射介质内部更深层??发生双光子激发。另外，发生ＴＰＡ的概率（Ｍ）随光强度（／）的平方增加，即??奶〇：（５／２，其中５是以Ｇ６ｐｐｅｒｔ－Ｍａｙｅｒ为单位的双光子吸收截面（ｌＧＭ＝ｌ（Ｔ５Ｑｃｍ４??ｓ?ｐｈｏｔｏｒＴ１?ｍｏｌｅｃｕｌｅ－Ｄ?［９７］。ＯＰＡ的效率随着１？的增加以１／ｒ２函数降低（ｒ是在垂??直于激光束的方向上与几何焦点的距离）而ＴＰＡ的效率以１／ｒ４函数降低。这会??在焦点处产生高度局部化双光子激发，而在需要
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