萘酞菁锌复合体系的光致电荷转移

合成了萘酞菁锌, 利用傅立叶红外光谱、元素分析和MALDI-TOF质谱等手段表征了分子结构; 循环伏安测试和吸收光谱确认了共轭体系的扩大使分子带隙下降. 根据材料加工性能的不同, 分别采用溶液法、层-层蒸镀(Layer-by-layer evaporation)法和单层分散旋涂法, 将给体分子萘酞菁锌与三种受体分子1-(3-甲氧基羧基)丙基-1-苯 基-[6,6]C61, C60和N,N’-二嘧啶基苝四羧基二酰亚胺进行了复合, 通过研究复合前后荧光变化, 确认了给体-受体两相界面处发生了由分子能级差引发的光致电荷转移, 为制备更宽光伏响应范围的太阳能电池器件提供了潜在的新途径.     

取代基对苝酰亚胺衍生物气敏传感性能的影响

制备了两类酰胺位置含有吸电子基团的苝酰亚胺衍生物N,N′-双(三氟乙基)-1,7-二溴-3,4,9,10-苝二酰亚胺(PTCDI-3F)和N,N′-双(七氟丁基)-1,7-二溴-3,4,9,10-苝二酰亚胺(PTCDI-7F),并测定了其气敏传感性能.结果表明,两类苝酰亚胺衍生物在水合肼气氛中(10ppm)的灵敏度变化值基本相同、电阻均降低约4个数量级.其原因在于两者具有相同的最低空轨道能级.这表明酰胺位取代基对苝酰亚胺衍生物气敏传感性能的影响较小.     

苝四羧酸二酰亚胺衍生物的合成及其性能研究

以苝四羧酸二酐为原料,设计并合成了3个苝四羧酸二酰亚胺类化合物[1,7-二溴-3,4,9,10-苝四酸酐(1), N,N′-二(十二烷基)-1,7-二溴-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(2)和N,N′-二(十二烷基)-1,7-二对叔丁基苯氧基-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(3)],其结构经1H NMR和MS表征.用循环伏安法和热分析法研究了2和3的电化学性质和热学性质.结果表明:2和3的氧化电位分别为931.6 mV, 170.1 mV,还原电位分别为-1 028 mV, -1 941 mV;2和3具有高的分解温度(>300 ℃),有良好的热稳定性.     

新型苝酰亚胺衍生物的合成及其光学性能

以3,4,9,10-苝四酸二酐为原料,设计并合成了三个新型的苝酰亚胺衍生物———N,N’-二(1-戊基己基)-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺,N,N’-二(1-戊基己基)-1,6,7,12-四(对叔丁基苯氧基)-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺和N,N’-二(4-六氟异丙醇基苯基)-1,6,7,12-四(对叔丁基苯氧基)-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺,其结构经1H NMR和MS表征。用UV-Vis和荧光光谱研究了他们的光学性质。     

新型有机电子受体氟代苝酰亚胺的合成与表征

设计和合成了一种新型有机电子受体N,N′-二(五氟代苯基)-3,4,9,10-苝四羧基二酰亚胺(DFPP),利用傅里叶红外光谱和核磁共振谱等方法表征了DFPP的分子结构,用紫外-可见吸收光谱、循环伏安法和电子自旋共振谱等手段证明了DFPP中极低的最低未占有轨道(LUMO)能级为-4.37eV.另外,还发现了DFPP薄膜的独特聚集态结构,五氟代苯基正好处于相邻分子苝环的正上方或正下方.     

氟代位置对苝酰亚胺聚集态结构和电子传输性能的影响

合成了三种新型的有机电子受体: N,N'-二(2-氟代苯基)-3,4,9,10-苝四羧基二酰亚胺(D2MFPP)、N,N'-二(3-氟代苯基)-3,4,9,10-苝四羧基二酰亚胺(D3MFPP)和N,N'-二(4-氟代苯基)-3,4,9,10-苝四羧基二酰亚胺(D4MFPP). 利用元素分析、傅立叶变换红外(FTIR)等方法表征了它们的分子结构, 用紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)等手段研究了氟代位置对苝酰亚胺薄膜聚集态结构的影响, 发现氟代使苝酰亚胺的聚集态发生变化, 且不同位置的氟代对其影响也不一样. 除了分子结构的影响, 外场条件也会产生很大的作用. 通过制备场效应晶体管研究了其电子传输性能, 发现氟代后器件的空气稳定性有明显提高.     

可溶性苝四羧酸二酰亚胺发光材料的合成及表征

以苝四酸酐为原料合成了1,7-二溴-3,4,9,10-苝四酸酐(PeryBr₂)、N,N′-二(十二烷基)-1,7-二溴-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(DD-PeryBr₂)和N,N′-二(十二烷基)-1,7-二对叔丁基苯氧基-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(DD-PeryBp₂) 3种苝四羧酸二酰亚胺类化合物,并对其结构和性能利用紫外-可见吸收光谱、傅立叶红外光谱、核磁共振、质谱、热分析和荧光光谱测试技术进行了表征和测试。 结果表明,DD-PeryBp₂能很好的溶于甲苯、氯仿、四氢呋喃等常用有机溶剂。 紫外可见最大吸收波长和荧光最大发射波长分别为548和576 nm。 DD-PeryBp₂具有很好的热稳定性,质量损失5%时的温度为433 ℃。     

含三苯胺结构的非对称型苝酰亚胺的合成及性能

合成了2种含有三苯胺结构的非对称型苝酰亚胺N-(2-乙基己基)-N'-(4-三苯胺)-3,4,9,10-苝二酰亚胺(PDI-ATPA)和4,4',4″-三[N-(2-乙基己基)-3,4,9,10-苝二酰亚胺]-三苯胺(PDI-TATPA).利用核磁共振谱(NMR)、红外光谱(IR)和元素分析等方法表征了2种分子的结构,采用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和荧光光谱研究了其分子光物理性能及在溶液中的聚集行为,并且对分子轨道、能级和偶极矩进行了分子模拟.研究结果表明,具有星形空间对称结构的苝酰亚胺分子PDI-TATPA在溶液中具有自组装行为;引入的三苯胺结构与苝核形成电子给体-受体结构,发生分子内电子转移(PET),进而导致荧光猝灭.     

不同氟取代基对苝酰亚胺电子迁移率的影响

利用空间电荷限制电流(SCLC)法测试了二种氟代苝酰亚胺的电子迁移率, 一种是N,N'-二(五氟代苯基)-3,4,9,10-苝四羧基二酰亚胺(1), 另一种是N,N'-二(1,1-二氢十五氟代辛基)-3,4,9,10-苝四羧基二酰亚胺(2). 结果发现, 化合物2的电子迁移率要比1高1～2个数量级. UV-Vis, XRD, SEM和AFM等表征手段证明, 这一现象可以用不同的氟取代基导致不同的聚集态结构来解释: 对于化合物1而言, 苯环平面与苝环平面之间存在大的夹角, 破坏了苝酰亚胺分子的平面性, 再加上刚性的氟代苯环大的空间位阻作用, 化合物1分子无法依靠相邻苝环之间的重叠排列而结晶, 只能无序堆积形成非晶膜; 与之相反, 在化合物2分子中苝环上的端基是柔性的锯齿状氟代烷基链, 空间位阻小, 化合物2分子能通过相邻苝环之间相互接近而形成的π-π偶合作用而结晶, 因此有利于电子在苝酰亚胺分子间的跳跃传输.     

水溶性苝系衍生物荧光探针的合成及对金属离子的识别

用苝四酸酐为反应物,在酸酐位置上引入天冬氨酸,合成了水溶性的含4个羧基的荧光苝二酰亚胺衍生物:N,N'-二天冬氨酸铵盐-3,4,91,0-苝四羧酸二酰亚胺(PTCDA).在水溶液中与Fe3+、Al3+、Pb2+和Cu2+等金属离子反应,吸收光谱发生红移,荧光淬灭.当加入等量Hg2+、Zn2+、Ni2+、Co2+、Mn2+和Mg2+等金属离子后不干扰荧光反应,有选择性好、灵敏度高等特点.并探讨了衍生物的荧光反应机理,表明有好的应用价值和广阔发展前景。     

N-甲基丙烯酰-N′-嘧啶基哌嗪及其聚合物敏化的丙烯腈光聚合

我们曾报道过同一分子中含有给电子生色基团和电子受体基团的一类功能性单体,如甲基丙烯酸-4-N,N-二甲氨基苄酯(DMABMA),N-(4-N′,N′-二甲氨基苯基代丙烯酰胺,N-(4-N′、N′)-二甲氨基苯基代甲基丙烯酰胺(DMAPMA),8-丙烯酰氧喹啉(AQ),N-丙烯酰-N′-苯基哌嗪(APP)的合成、聚合以及单独或与过氧化二酰构成氧化还原体系以引发烯类单体的聚合研究。N-甲基丙烯酰-N′-嘧啶基哌嗪(MPMP)     

新型含吲唑环嘧啶衍生物的合成

以6-硝基-1H-吲唑为原料,经氮原子甲基化、催化氢化还原、亲核取代以及烷基化反应制得关键中间体N(2′-氯嘧啶-4′-基)-N,1-二甲基-1H-吲唑-6-胺(5);5与芳香胺进行亲核取代反应合成了一系列新型取代氨基嘧啶衍生物——N-(2′-取代氨基嘧啶-4′-基)-N,1-二甲基-1H-吲唑-6-胺,其结构经1H NMR和MS表征.     

微波促进合成苝单酰亚胺类化合物

以3,4;9,10-苝四甲酸酐为原料,经微波促进反应探讨了反应底物用量、反应时间和反应温度等条件对反应收率的影响,合成了系列苝单酰亚胺类化合物,其中2,6-二异丙基苯胺修饰的苝单酰亚胺化合物N-2’,6’-二异丙基苯胺基-3,4-苝单酰亚胺(PMI-1)在30min的反应时间内,分离收率可达64.1%.     

N′-(取代嘧啶-2-基)-N-菊酰硫脲的合成与生物活性研究

采用活性基团拼接法, 将第一菊酸构型中的最高活性组分(＋)-反式菊酸以及二氯菊酸引入到含取代嘧啶环的酰基硫脲结构中, 合成了5个未见文献报道的N′-(取代嘧啶-2-基)-N-(＋)-反式菊酰硫脲衍生物(3a～3e)和3个均未见文献报道的N′-(取代嘧啶-2-基)-N-二氯菊酰硫脲(3f～3h), 结构经元素分析、IR和¹H NMR得到确证. 初步的生物活性测试结果表明: 大部分化合物具有较好的杀菌活性, 有的化合物兼具除草和杀菌活性, 有的化合物兼具杀虫和杀菌活性.     

微波辐射合成N,N-二苯基-3,4,9,10-苝二酰亚胺

以3,4,9,10-苝四酸酐为原料,无水醋酸锌为催化剂,与苯胺利用微波辐射,合成N,N-二苯基-3,4,9,10-苝二酰亚胺.研究结果表明,在微波辐射下,无水醋酸锌对该反应有较好的催化活性,N,N-二苯基-3,4,9,10-苝二酰亚胺的产率可达60.02%.实验确定了该反应的最终优化条件为:无水醋酸锌的用量为0.5g,微波辐射功率为900 W,辐射时间为50min,反应温度为150℃.     

基于吡咯并吡咯二酮核心的苝二酰亚胺类受体分子的合成及光伏性能

苝二酰亚胺类小分子由于其固有的强分子聚集特性,导致活性层形貌难于调控,器件效率相对于近年来报道的受体-给体-受体型稠环小分子受体一直处于劣势.针对这一关键问题,我们设计并合成了三个以吡咯并吡咯二酮为中心核的双臂型和四臂型苝二酰亚胺类小分子受体.其中,c-PDI2和nc-PDI2两个双臂型分子分别将两个苝二酰亚胺臂置于吡咯并吡咯二酮核心骨架的碳取代位和氮取代位;四臂型PDI4是将四个苝二酰亚胺臂置于吡咯并吡咯二酮核心骨架的四个取代位.通过对三个受体小分子的光谱吸收、能级水平、薄膜形貌以及光伏性能的详细研究,发现三个受体小分子都拥有扭曲的分子结构并由此带来无定形薄膜形貌,表明其分子聚集趋势得到了有效的抑制.相对于双臂型受体分子,四臂型PDI4具有更强的光吸收能力和电子传输性能,从而获得了8.45%的最高光电转换效率,是c-PDI2器件效率的2倍和nc-PDI2器件效率的1.5倍.     

含嘧啶环的噻吩磺酰脲的合成和除草活性测定

从噻吩出发经4步反应合成了15种含嘧啶的噻吩磺酰脲N’-(4,6-二取代嘧啶-2-基)-2-噻吩磺酰脲,其中11种为未见文献报道的新化合物.其结构经红外光谱、~1H NMR谱和元素分析证实.初步生物活性试验表明,这类化合物具有较好的除草活性.     

N-(4-取代嘧啶-2-基)苄基磺酰脲和苯氧基磺酰脲的3D-QSAR研究

采用比较分子力场分析(CoMFA)方法,对两类单取代嘧啶类似物、6个N-(4-取代嘧啶-2-基)-2-甲氧羰基苄基磺酰脲(1a～1f)和14个N-(4-取代嘧啶-2-基)-2-取代苯氧基磺酰脲(2a～2n)进行三维定量构效关系(3D-QSAR)研究.建立了一个较为可靠的预测模型.结果表明,分子中苯环邻位、嘧啶环形成氢键的N原子处以及嘧啶环4位和6位附近负电荷增加;苯环邻位乙氧基的CH₂CH₃附近选择带正电的原子;苯环邻位乙氧基附近空间体积增加,而嘧啶环4位甲氧基稍远处取代基的立体位阻不超过此位置,将有利于提高活性.最后解释了修饰磺酰脲的除草剂仍具有较高活性的原因.     

不良溶剂诱导全聚合物太阳能电池活性层的表面功函变化

使用甲醇溶剂熏蒸聚(4,8-双[5-(2-乙基己基)噻吩-2-基]苯并[1,2-b;4,5-b']双噻吩-2,6-双基-{4-(2-乙基己基)-3-氟代噻吩[3,4-b]噻吩-}-2-羧基-2,6-双基)(PTB7-Th)和聚[N,N'-双(2-辛基十二烷基)-1,4,5,8-萘二酰亚胺-2,6-双基-并-5,5'-(2,2'-双噻吩)](N2200)二元混合的活性层薄膜,发现其活性层和镀金探针间的接触电势差从37 m V升高到160 m V,表明活性层表面功函由4.71 e V降低到4.59 e V.XPS结果表明,由于甲醇和N2200之间更强的相互作用,在溶剂熏蒸过程中有更多的N2200分子扩散到薄膜表面.扩散引起了活性层表面功函的减小,使活性层和电极之间能级更加匹配,形成了更好的欧姆接触,使器件的功率转化效率提高了10%以上.     

N-(2-乙烯氧乙基)-1,8-萘二甲酰亚胺聚合物与共聚物的荧光行为

<正> 我们曾报道过一系列含有给电子生色基团的丙烯酰类单体如甲基丙烯酸二甲氨基苄酯、N-(N′,N′-二甲氨基苯基)丙烯酰胺类、8-丙烯酰氧喹啉类、N-丙烯酰-N′-苯基哌嗪类、N-丙烯酰-N′-嘧啶哌嗪类、N-甲基丙烯酰氧乙基-N-甲基代苯胺等的合成、聚合、引发行为以及它们的聚合物的荧光行为。这些单体结构的共同点在于其双键为缺电子性而生色基团为给电子性,因而在荧光行为上,由于生成激基复合物或电荷转移而发生荧光