高荧光量子效率三亚吡嗪衍生物的合成与性能

通过邻苯二胺衍生物和八水合环己六酮反应,设计合成了一系列三亚吡嗪稠环化合物。通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和电化学循环伏安法测试技术考察了芳香取代基对这类分子的光谱性质和能带结构的影响。结果发现,芴和甲氧基苯芳香基团的引入使三亚吡嗪化合物的接收电子能力显著提高,LUMO能级从化合物1a的-3.50 eV降低到化合物1b的-3.68 eV和化合物1c的-3.66 eV,并伴随着吸收光谱和荧光光谱的显著红移,最大吸收和发射峰从化合物1a的413和432 nm红移到化合物1b的460和543 nm以及化合物1c的479和552 nm。同时,大尺寸芳香取代基的引入有效抑制了由于分子聚集而引起的荧光淬灭,使三亚吡嗪化合物的荧光量子效率从化合物1a的0.23提高到化合物1b的0.81和化合物1c的0.87。     

2,6-双(1-苄基-2-苯并咪唑基)吡啶的合成、晶体结构、光谱及抗氧化活性

合成了化合物2,6-双(1-苄基-2-苯并咪唑基)吡啶,通过元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱和X-射线单晶衍射方法对其结构进行了表征.结构分析表明,该晶体属于单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数a=2.989 30(15) nm,b=1.093 74(5) nm,c=1.578 86(7) nm, β=103.555(5)o,V=5.018 32(42) nm3,Z=8,Dc=1.301 g/cm3,μ(Mo-Kα)=0.079 mm-1,F(000)=2 064,S=1.038,R1=0.046 0,w R2=0.127 9,化合物分子间存在的C—Hπ和苯环ππ堆积作用,使得其沿b轴方向形成了一维链状结构.通过紫外-可见吸收和荧光光谱研究了化合物的光谱性质及其对DPPH自由基的抗氧化活性.     

N1取代基结构对菲并咪唑荧光色纯度的影响

以1,2-二苯基菲并咪唑(PPI)为模型化合物, 通过改变N1苯环上取代基结构制备了2类PPI衍生物, 并采用核磁共振谱对其化学结构进行了确认. 通过对PPI及其衍生物的单分子荧光光谱精细结构的分析, 比较了取代基位置和结构的变化对菲并咪唑类化合物荧光过程中发射主峰精细振动结构及所占比例的影响. 其中, N1链接苯环中R4位的取代基效应最显著, 当引入推电子或弱的吸电子取代基时, 菲并咪唑类衍生物的低能级发射比例降低, 荧光色纯度提高; 当引入强吸电子取代基时, 低能级发射比例增加, 光谱半峰宽加大. 本文结果为菲并咪唑基“蓝光”材料的设计提供了一定数据的支持与科学依据.     

三苯基咪唑类化合物的合成及其紫外、荧光性质研究

设计合成了四种三苯基咪唑类化合物:4,5-二苯基-2-对甲酰基苯基咪唑(2a),4,5-二(2-硝基苯基)-2-对甲酰基苯基咪唑(2b),N-苄基-4,5-二苯基-2-对甲酰基苯基咪唑(2c)和N-苄基-4,5-二(2-硝基苯基)-2-对甲酰基苯基咪唑(2d),并用FT-IR,NMR和MS进行结构表征.在乙酸乙酯-石油醚溶液中获得了2c的单晶,用X射线单晶衍射法测定了其晶体结构,晶体属于三斜晶系,空间群P1,晶胞参数a=0.73796(15)nm,b=0.90136(18)nm,c=1.6644(3)nm,α=86.87(3)°,β=78.25(3)°,γ=89.94(3)°,V=1.0822(4)nm3,Dc=1.272g/cm3,Z=2,F(000)=436,μ=0.077mm-1,R1=0.0459,wR2=0.1303.研究了四种化合物的紫外与荧光性质,发现官能团硝基与苄基的引入,对其吸收峰和发射峰均有不同程度的影响:在紫外光谱中两种官能团均使吸收峰蓝移;在荧光光谱中苄基使发射峰蓝移而硝基使发射峰红移.测定了2a和2c在不同溶剂中的荧光寿命,其中2a在DMSO中寿命最长,为3.18ns.这些光谱性质为研究其双光子吸收、双光子荧光和非线性光学性质奠定了理论和实验基础.     

D-A结构的9,9-二芳基芴类发光材料的合成、表征及性能

设计合成了一系列以三苯胺结构为核心的具有推电子-拉电子(D-A)结构的9,9-二芳基芴类有机小分子. 研究了介质极性对吸收与发射光谱行为的影响及分子结构与其发光能力的关系. 该类化合物荧光发射波长范围在430-530 nm. 并在特定极性溶剂中观察到双重荧光现象. 溶剂效应显示该类化合物随着介质极性的增加, 分子内电荷转移态(ICT)的荧光发射峰波长先红移后蓝移且荧光强度降低, 表现出扭曲的分子内电荷转移(TICT)行为. 该类化合物的最高占有分子轨道(HOMO)能级位于-5.24 - -5.50 eV, 且可以通过改变取代基电负性的强弱来调节. 所得化合物的玻璃化转变温度为192-206 °C, 热重分析(TGA)表明化合物的热分解温度都在400 °C以上, 具有良好的热稳定性.     

新型同分异构芘基查尔酮的理论研究和超快三阶非线性光学响应

合成了3个新型同分异构芘基查尔酮:1-(芘-1-基)-3-(吡啶-2-基)-2-丙烯-1-酮(3a)、1-(芘-1-基)-3-(吡啶-3-基)-2-丙烯-1-酮(3b)和1-(芘-1-基)-3-(吡啶-4-基)-2-丙烯-1-酮(3c)。 通过核磁共振波谱仪(NMR)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和液-质联用仪(LC-MS)等技术手段表征3个化合物的结构、热稳定性和线性光学性质和三阶非线性光学吸收性能。 结果表明,在532 nm和180 fs条件下,化合物3a-3c均表现出超快三阶非线性光学响应,化合物3c的非线性吸收系数分别是化合物3b和3a的1.14和2.67倍。 运用密度泛函理论方法计算了化合物3a-3c的非线性光学性质及其电子性质,结果表明,化合物3c分子具有最大的静态第一超极化率(β₀)(2830.9 a.u.),并具有最小的最高占据分子轨道(HOMO)-最低空分子轨道(LUMO)之间的能隙(3.11 eV)和最小的跃迁能(ΔE)(2.67 eV),这与N原子在吡啶环上的位置有关;分子内部均存在电荷转移现象。 3个化合物的紫外-可见光谱在450 nm以上无吸收,有良好的热稳定性,在激光防护方面有应用前景。     

含吡啶环的芳香醚-噁二唑类化合物的合成及其光谱研究

为开发新的高强度的有机电致发光材料, 用含烷氧基的取代苯甲酸(2)与2,6-吡啶二甲酰肼(3)在POCl3作用下, “一锅煮”法合成6个结构对称的含吡啶环的芳香醚-噁二唑4a～4f. 通过MS, IR, 1H NMR, 元素分析等手段对其结构进行了表征. 化合物的荧光性能测定结果显示此类化合物具有良好的荧光性, 其荧光发射波长均在347～507 nm范围内, 最大荧光发射波长在384 nm附近处, 且荧光强度较强. 在芳环上引入5-Br基团(4e, 4f), 化合物的荧光发射波长发生红移, 荧光强度有所减弱. 以硫酸奎宁作参比, 测定6个目标产物的荧光量子产率, 5-Br基团的引入对荧光量子产率没有明显影响. 同时讨论了代表性产物4a在不同溶剂中最大荧光激发波长处的荧光量子产率, 发现溶剂极性对该类化合物的荧光量子产率基本没有影响.     

4-(1,2-二苯基)乙烯基-4’-(N,N-二苯基-4-乙烯基苯胺基)联苯及其二氟取代衍生物的电子结构与光谱性质

分别采用B3LYP/6-31G(d)和CIS/6-31G(d)方法对4-(1,2-二苯基)乙烯基-4’-(N,N-二苯基-4-乙烯基苯胺基)联苯(A)及其二氟取代衍生物(B-F)的基态(S0)和单重激发态(S1)的几何构型进行了全优化, 计算获得了电离势IP、电子亲和势EA等相关数据, 并采用含时密度泛函(TD-DFT)方法计算了上述化合物的电子吸收和荧光发射光谱. 研究结果表明, 化合物A及二氟取代衍生物B-F在469-474 nm蓝光区域主发射峰的强度远远大于372-387 nm范围的次发射峰, 说明此类化合物具有纯度较高的发射光谱; 主链苯环上的二氟取代(B, C和D)使最低空轨道(LUMO)能级明显降低, 有利于提高电子注入; 芳胺基苯环上的二氟取代(D和E)使分子最高占据轨道(HOMO)能级明显降低, 电离势增加, 能隙变大, 有利于抑制空穴越过发光层向电子传输层输运, 减少界面处激基复合物的形成, 同时起到光谱蓝移的效果; 既是主链苯环上也是芳胺基苯环上的二氟取代衍生物D更有利于平衡电子-空穴的注入, 应该具有更加优良的发光性质.     

2-(p-取代苯乙烯基)-3,3-二甲基-3 H-吲哚盐的合成及性能研究

2,3,3-三甲基-3 H-吲哚氢溴酸盐分别与五种取代苯甲醛在乙醇介质中反应,可得到五种新的2-(p-取代苯乙烯基)-3,3-二甲基-3H-吲哚氢溴酸盐(R=H(3a);Br(3b);MeO(3c);HO(3d);Me_2N(3e)]。研究了化合物3a-e的紫外光谱和Hammett常数的定量关系。以位移增量△λ_p,对△σ(△σ=σ_p-σ_m)作图可得到一条直线,说明它们紫外光谱的取代基效应遵守Hammett方程,即随着取代基给电子能力的增强,吸收带向红移。五个化合物以3e的光谱增感性能最好。     

溶剂效应和取代基效应对2-(2-氨基苯基)苯并噻唑光谱性质及激发态分子内质子转移的影响

合成了多种2-(2-氨基苯基)苯并噻唑(APBT)氨基氢原子被供电子及吸电子基团取代的衍生物, 并用紫外光谱﹑荧光光谱等方法和密度泛函理论(DFT)计算研究了溶剂效应和取代基效应对衍生物的光谱性质及激发态分子内质子转移(ESIPT)的影响规律. 结果表明, 相比于非极性溶剂环己烷, 随溶剂极性的增加及APBT-溶剂分子间氢键的形成, APBT的紫外-可见最大吸收峰和荧光最大发射峰均发生了一定程度的红移, 并对APBT的ESIPT产生了影响. 在APBT分子的氨基氮原子上引入不同的吸电子或斥电子取代基, 对氮原子的电荷性质有较大的影响. 在环己烷溶剂中, 甲基取代后的APBT仅有单重荧光发射峰, 体系未发生ESIPT过程; 而COCH₂Cl等吸电子基团能促进APBT的ESIPT, 其荧光发射光谱出现了明显的双重峰, 表明体系发生了激发态分子内质子转移反应. 量子化学的理论计算较好地验证了光谱实验结果.     

4-(1,2-二苯基)乙烯基-4'-(NSV-二苯基-4-乙烯基苯胺基)联苯及其二氟取代衍生物的电子结构与光谱性质

分别采用B3LYP/6-31G(d)和CIS/6-31G(d)方法对4-(1,2-二苯基)乙烯基-4'-(N,N-二苯基-4-乙烯基苯胺基)联苯(A)及其二氟取代衍生物(B-F)的基态(S0)和单重激发态(S1)的几何构型进行了全优化,计算获得了电离势IP、电子亲和势EA等相关数据,并采用含时密度泛函(TD-DFT)方法计算了上述化合物的电子吸收和荧光发射光谱.研究结果表明,化合物A及二氟取代衍生物B-F在469-474 nm蓝光区域主发射峰的强度远远大于372-387 nm范围的次发射峰,说明此类化合物具有纯度较高的发射光谱;主链苯环上的二氟取代(B,C和D)使最低空轨道(LUMO)能级明显降低,有利于提高电子注入;芳胺基笨环上的二氟取代(D和E)使分子最高占据轨道(HOMO)能级明显降低,电离势增加,能隙变大,有利于抑制空穴越过发光层向电子传输层输运,减少界面处激基复合物的形成,同时起到光谱蓝移的效果;既是主链苯环上也是芳胺基苯环上的二氟取代衍生物D更有利于平衡电子-空穴的注入,应该具有更加优良的发光性质.     

含硫甲基的芴-苯结构化合物的合成、结构和性能

通过双Suzuki偶联反应一步合成了2种含硫甲基的芴-苯结构化合物2,7-二(4-硫甲基苯基)-9,9-二己基-芴(a)和2,7-二(2,6-二甲基-4-硫甲基苯基)-9,9-二己基-芴(b).紫外-可见和荧光光谱以及分子轨道理论计算表明,位阻较小的化合物a具有更好的共轭性能,其最大紫外-可见吸收波长达到351nm,比两端苯基含4个邻位取代基的化合物b红移了38nm;化合物a的最大荧光发射波长达到410nm,为典型的蓝光化合物,比化合物b红移了43nm.化合物a和b都具有较高的荧光量子产率,分别为59%和65%,在光电材料方面具有潜在的应用前景.     

苯环上氯原子的不同取代位置对四苯基锌卟啉-酪氨酸光物理性质的影响

稳态紫外光谱、荧光光谱和时间分辨荧光光谱显示,苯环上氯原子的不同位置对氯苯基锌卟啉-酪氨酸的光物理性质有很大影响.紫外吸收光谱中,邻、间和对氯取代的3个化合物都具有典型的Soret带和Q带.其中Soret带位于423nm处,Q(0,0)和Q(0,1)带分别位于549和590nm处.邻位取代化合物的荧光量子产率为0.058,比间位(0.0241)、对位(0.0235)取代化合物的要高得多.邻位取代化合物的荧光寿命(3.11ns)比间位(1.12ns)和对位(1.11ns)取代化合物的长.邻位化合物的这些特性可能归因于取代基之间的空间效应;而在间位和对位化合物中,重原子效应和吸电子的诱导效应可能起主导作用.     

菁染料溶剂效应的光谱研究

本文研究了16种菁染料在18种溶剂中的吸收光谱与激光荧光发射光谱的溶剂效应。发现吸收峰的位移⊿σ_A以及吸收峰与荧光发射峰的能量差(σ_A-ν_F)不仅与溶剂的折射率有关, 而且与其介电常数有关。因而用新函数f(n, e)=((n~2-1)/(2n~2+1))+α((e-1)/(e+2))与F(n, e)=((e-1)/(2e+1))-((n~2-1)/(2n~2+1))代替Bayliss函数f(n)=((n~2-1)/(2n~2+1))可改善结果的线性。还观察到溶剂伋性对染料分子荧光峰位置与强度以及对~1(n, π)及~1(π, π°)能级顺序的影响, 并进行了讨论。     

2-(P-取代基苯乙烯基)-3,3-二甲基-3 H-吲哚盐的合成及性能研究

2,3,3-三甲基-3H-吲哚氢溴酸盐分别与五种取代苯甲醛在乙醇介质中反应,可得 到五种新的2-(P-取代苯乙烯基)-3,3-二甲基-3H-吲哚氢溴酸盐(R=H(3a);Br(3b);MeO(3c);HO(3d);Me~2N(3e)].研究了化合物3a-e的紫外光谱和Hammett常数的定量关系.以位移增量△λ~p对△σ(△σ=α~p-σ~m)作图可得到一条直线,说明它们紫外光谱的取代基效应遵守Hammett方程,即随着取代基给电子能力的增强,吸收带向红移.五个化合物以3e的光谱增感性能最好.     

含吡啶组块3-脂肪基-1, 2, 4-三唑并[3,4-b]-1,3,4噻二唑衍生物的合成及生物活性

分别将6种脂肪酸与二氨基硫脲反应,合成了6种含不同碳数的3-脂肪基-1,2,4-三唑(1a~1f),其中化合物1e和1f为首次合成。在三氯氧磷存在下,分别将化合物1a~1f与4-吡啶甲酸和2,6-吡啶二甲酸反应,首次高产率合成了12种三唑并噻二唑衍生物(2a~2f)和(3a~3f)。为对比引入3-脂肪基和吡啶组块对生物活性的影响,分别合成了3-苯基含吡啶组块产物(5)、双枝3-苯基含吡啶组块化合物(6)、不含吡啶组块的化合物(7a~7c)和(8a~8c)。应用IR、1H NMR和HRMS等技术手段对19种新物质进行了结构表征,并研究了其对Cdc25B和PTP1B的抑制性能,研究结果表明,含有吡啶组块的双枝脂肪基化合物3b、3d、3e和3f对Cdc25B有良好的抑制活性,IC50值(mg/L)分别为1.12±0.27、2.72±1.07、0.72±0.05和4.97±0.93;化合物2b、3d和5对PTP1B表现出较高的抑制活性,IC50值(mg/L)分别为0.98±0.13、1.33±0.11和2.18±0.20。     

呋喃查尔酮结构与电子光谱的密度泛函理论研究

在密度泛函理论的PBE1PBE/6-31G(d)水平上对呋喃查尔酮及其衍生物的几何结构进行优化计算.在获得基态稳定结构的基础上,应用含时密度泛函理论计算其电子吸收光谱,探讨了取代基和溶剂对电子吸收光谱的影响,计算结果与实验结果吻合很好,平均绝对偏差仅为3.3nm(0.04eV).结果表明,取代基的引入和溶剂极性的增大均使光谱发生红移.通过前线轨道分析,揭示了该类化合物的主要吸收峰均源自分子中HOMO→LUMO电子跃迁.     

新型芳并吡喃类多环化合物的合成与光谱性质研究

本文设计并经由分子内碳-碳偶联反应合成了一系列基于芳并吡喃供电子功能片段的有机功能小分子,包括萘并[2,1-b：6,5-b’]二苯并吡喃4a,萘并[2,1-b：6,5-b’]二萘并吡喃4b,萘并[2,1-b：6,5-b’]二[2-（5-己基噻吩基）]苯并吡喃4c。通过紫外光谱和荧光光谱研究表明,这类化合物在370~400 nm波长范围内具有最大紫外吸收,在417~462 nm波长范围内具有最大荧光发射。说明随着共轭平面的增大或共轭链长度的增加,化合物的吸收和荧光光谱均发生显著的红移,是一类具有丰富光电活性的有机功能分子。     

溶剂中微量水对取代酞菁锌吸收光谱的影响

测定了6种烷氧基取代酞菁锌在不同溶剂中的电子吸收光谱. 在一些溶剂(如甲苯、氯仿和二氯甲烷)中, 除了存在典型的Q带吸收峰外, 在其长波长一侧还可观测到一个新的吸收峰, 结合对其荧光、核磁共振谱、添加强碱性溶剂(吡啶)以及对溶剂除水后的光谱的研究, 证实了新产生的吸收峰与溶剂中的微量水有关, 探讨了该吸收峰产生的原因.     

7-吡啶吲哚同分异体结构与电子光谱性质的理论研究

运用密度泛函理论对7-吡啶吲哚可能存在的构型进行优化,计算异构体的几何构型、电子结构、前线分子轨道;应用含时密度泛函理论计算了异构体b,c和e的电子光谱性质以及溶剂效应对光谱性质的影响.结果表明,溶剂极性的增加使b的电子光谱蓝移,而c和e的电子光谱红移,且溶剂极性对最大吸收波长影响幅度较小.前线分子轨道分析,表明该类化合物的主要吸收光谱主要对应于分子中的HOMO→LUMO电子跃迁,且为π→π*跃迁.