两个二茂铁基查尔酮衍生物的合成及超快三阶非线性光学响应

合成两种新颖的含二茂铁基团的查尔酮衍生物：1-二茂铁基-3-(4-叔丁基苯基)丙烯酮(a)和1-二茂铁基-3-联苯基丙烯酮(b),经₁H NMR、₁₃C NMR、HR-MS对其结构进行了表征;测定了该两化合物的热力学性质;采用量子化学方法计算了它们的分子轨道能量和极化率,给出了轨道电子云图;采用紫外-可见吸收光谱和Z-扫描技术测定了其线性和非线性光学性质。结果表明：与原料相比,化合物a和b的紫外吸收明显增加,且b的吸收波长更长;化合物a和b均存在分子内电荷转移现象,表现出超快三阶非线性光学响应。     

三联噻吩基查尔酮衍生物的线性光学性质和超快非线性光学响应北大核心CSCD

以α-三联噻吩甲醛为原料,与3种二氯苯乙酮发生Claisen-Schmidt缩合反应,合成了3种含有三联噻吩基的查尔酮衍生物:1-(α-三联噻吩-2-基)-3-(2,4-二氯苯基)丙烯酮(a)、1-(2,5-二氯苯基)-3-(α-三联噻吩-2-基)丙烯酮(b)和1-(3,4-二氯苯基)-3-(α-三联噻吩-2-基)丙烯酮(c)。借助核磁共振波谱仪(^(1)H NMR、^(13)C NMR)和液-质联用谱仪(LC-MS)对其结构进行了表征;采用Z-扫描技术(600 nm,180 fs)测定了3个化合物的非线性光学吸收性能;运用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法计算了它们的极化率(α_(0))、静态第一超极化率(β_(0))、振子强度(f_(0))、跃迁能(ΔE)、基态和最主要激发态之间的偶极矩差(Δμ)、最主要激发态的主要组成、最高占据分子轨道(HOMO)和最低空分子轨道(LUMO)之间的能隙,同时测定了它们的线性光学性质。结果表明,化合物c的紫外吸收波长、荧光发射波长、热稳定性、极化率均最大;化合物a—c均存在分子内电荷转移现象,非线性吸收均为双光子吸收,化合物a、b还有五阶非线性吸收,它们均表现出超快非线性光学响应,可作非线性光学研究备选材料。     

两个查尔酮衍生物的合成及超快三阶非线性光学响应

合成了两个二茂铁基查尔酮衍生物:1-二茂铁基-3-(4,5-苯并噻吩-3-基)丙烯酮(FBTAK)和1-二茂铁基-3-(5-苯基噻吩-2-基)丙烯酮(FPTAK),经核磁共振氢谱、碳谱和高分辨质谱对其结构进行表征。采用Z-扫描技术测定了化合物的三阶非线性光学吸收系数(β)、折射系数(n2)和分子超极化率(γ),采用密度泛函理论方法计算了它们的几何结构、分子轨道电子云图和相关能量,同时也测定了其紫外-可见吸收光谱和DSC曲线。FPTAK的分子超极化率(γ)分别是FBTAK、1-二茂铁基-3-(4-叔丁基苯基)丙烯酮(a)和1-二茂铁基-3-联苯基丙烯酮(b)的6. 04倍、4. 3倍和3. 7倍。从构效关系看,苯联噻吩基比苯并噻吩基和联苯基的贡献大,也就是噻吩环比苯环的贡献大。结果表明,电荷转移可以在分子内发生,表现出超快三阶非线性光学响应。     

新型D-π-A芘基查尔酮衍生物的合成与超快光学吸收响应

设计并合成了两种新型查尔酮衍生物1-(2,5-二甲氧基苯基)-3-(芘-1-基)丙烯酮（a）和1-(3,4-二甲氧基苯基)-3-(芘-1-基)丙烯酮（b）,其结构经IR, ¹HNMR, ¹³CNMR, LC-MS等表征。测定了化合物的紫外(UV-Vis)和荧光(FL)谱图,并对a和b进行了理论计算和热特性研究。在B3LYP/6-311+G(d,p)理论水平上对化合物a和b进行了结构优化。前线轨道分析表明：a和b分子的能隙分别为3.24 eV和3.08eV,存在分子内电荷转移现象。飞秒Z-扫描结果显示：a和b在515 nm和532 nm处表现出反饱和吸收与超快光学响应。热性能、理论计算和非线性吸收实验结果一致表明：化合物a和b在非线性光学领域有潜在应用前景。      

二茂铁基查尔酮衍生物的超快三阶非线性光学响应

合成三例二茂铁基查尔酮衍生物:1-二茂铁基-3-(5-溴噻吩-2-基)-2-丙烯-1-酮(1)、1-二茂铁基-3-(4-溴噻吩-2-基)-2-丙烯-1-酮(2)和1-二茂铁基-3-(5-氯噻吩-2-基)-2-丙烯-1-酮(3);采用1H NMR、13C NMR和HR-MS对化合物1～3进行了结构表征,并测定了其热学性质;运用密度泛函理论方法进行结构优化,并计算得到了它们的分子轨道能量和极化率;采用紫外-可见吸收光谱与Z-扫描技术(532nm,180fs)分别测定了三种化合物的线性和非线性光学性质。结果表明,化合物1～3的紫外吸收波长发生明显红移,且1的非线性吸收幅度、极化率和分子超极化率最大; 1、2和3均存在分子内电荷转移现象,表现出超快三阶非线性光学响应。     

二茂铁基查尔酮衍生物的超快三阶非线性光学响应

合成三例二茂铁基查尔酮衍生物:1-二茂铁基-3-(5-溴噻吩-2-基)-2-丙烯-1-酮(1)、1-二茂铁基-3-(4-溴噻吩-2-基)-2-丙烯-1-酮(2)和1-二茂铁基-3-(5-氯噻吩-2-基)-2-丙烯-1-酮(3);采用1H NMR、13C NMR和HR-MS对化合物1～3进行了结构表征,并测定了其热学性质;运用密度泛函理论方法进行结构优化,并计算得到了它们的分子轨道能量和极化率;采用紫外-可见吸收光谱与Z-扫描技术(532nm,180fs)分别测定了三种化合物的线性和非线性光学性质。结果表明,化合物1～3的紫外吸收波长发生明显红移,且1的非线性吸收幅度、极化率和分子超极化率最大; 1、2和3均存在分子内电荷转移现象,表现出超快三阶非线性光学响应。     

基于二茂铁的两个查尔酮衍生物的合成及超快三阶非线性光学响应

二茂铁是合成新颖有机功能材料的基本单元之一。 本文设计并合成了两个基于二茂铁的同分异构查尔酮衍生物:1-二茂铁基-3-(噻吩-2-基)丙烯酮(a)和1-二茂铁基-3-(噻吩-3-基)丙烯酮(b)。 采用超快激光Z-扫描技术(脉宽180 fs,波长532 nm)测定了化合物a和b的三阶非线性光学性质。 结果表明,化合物a吸收系数β=-2.1×10^-12 m/W,折射率n₂=1.9×10^-19 m²/W,分子超极化率γ=5.37×10^-32 esu;化合物b:β=-1.2×10^-13 m/W,n₂=2.0×10^-19 m²/W,γ=4.48×10^-32 esu。 说明在飞秒激光激发下,电荷转移能够在化合物a和b分子内部快速进行,二者均具有优异的超快三阶非线性光学响应。 在B3LYP/6-311+G(d,p)理论水平下,计算了化合物a和b分子轨道能量、极化率和各基团在前线分子轨道中的占有率。 理论计算结果显示,二茂铁基团在化合物a和b前线分子轨道中占有率分别为97%和98%,对两化合物的非线性光学性能起主导作用。     

4个芘基查尔酮衍生物的合成及超快三阶非线性光学响应

本文合成了4个D-A-π-D型芘基查尔酮衍生物:1-(芘-1-基)-3-(3,4-二甲氧基苯基)丙烯酮(3a)、1-(芘-1-基)-3-(3,4,5-三甲氧基苯基)丙烯酮(3b)、1-(芘-1-基)-3-(3,5-二甲氧基苯基)丙烯酮(3c)及1-(芘-1-基)-3-(2,4-二甲氧基苯基)丙烯酮(3d).采用差示扫描量热法测定了它们的DSC/TG曲线.通过紫外光谱、荧光光谱和Z-扫描技术方法分别研究了它们的线性光学性质和三阶非线性光学吸收.实验表明,在532 nm和180 fs条件下,化合物3a-3d均表现出超快三阶非线性光学响应,化合物3b的非线性吸收系数分别是化合物3a, 3c和3d的11,1.2和12.8倍.运用密度泛函理论方法计算了化合物3a-3d的非线性光学性质及其电子性质,结果表明化合物3b具有最大极化率(6.42×10~(-39) C~2·m~2·J~(-1))和超极化率(6.48×10~(-50) C~3·m~3·J~(-2)),并具有最小的E_(gap)(3.166 0 eV)和跃迁能ΔE(2.844 2 eV),这与苯环上连的三甲氧基有关,且化合物3a-3d内部均存在电荷转移现象.     

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。     

两个查尔酮衍生物的合成、理论计算及三阶非线性光学性质

合成了两个查尔酮类衍生物1-(4-甲基苯基)-3-(4-二甲氨基苯基)丙烯酮(1)和1-(4-甲基苯基)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酮(2),通过1H NMR、13C NMR、IR、HR-MS对其进行结构表征。采用4f相位相干成像技术测定了化合物1和2的三阶NLO性质,确定了相关参数:脉冲宽度4nm,激光波长分别为500和440nm,1:非线性吸收系数β=7.3×10-10m/W,非线性折射率n2=-3.6×10-17m2/W,三阶非线性极化率χ(3)=2.56×10-11esu;2:β=-4.8×10-10m/W,n2=2.0×10-17m2/W,χ(3)=1.45×10-11esu。测定了化合物紫外光谱,并通过DSC考察了化合物的热稳定性。采用密度泛函方法计算了化合物1和2的轨道能量和极化率,结果表明电子转移能在分子内部进行,显示出良好的非线性光学活性。     

芳香查尔酮衍生物的合成、理论计算及三阶非线性光学性质

合成了2种新的具有潜在应用价值的非线性光学(NLO)有机材料芳香查尔酮衍生物1-(呋喃-2-基)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酮(1)和1-(噻吩-2-基)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酮(2),并对其进行了NMR、IR和HR-MS结构表征。 采用4f相位相干成像技术测定了化合物1和2的三阶NLO性质并确定了相关参数:脉冲宽度4 nm,激光波长440 nm,化合物1:非线性吸收系数β=5.5×10^-10 m/W,非线性折射系数n₂=-2.1×10^-17 m²/W,三阶非线性极化率χ⁽³⁾=1.58×10^-11 esu;化合物2:β=-2.4×10^-10 m/W,n₂=0.3×10^-17 m²/W,χ⁽³⁾=0.50×10^-11 esu;并测定了紫外光谱和DSC曲线。 采用密度泛函方法计算了化合物1和2的轨道能量和极化率,结果表明电子转移能在分子内部进行,说明比较易于极化,展示了良好的非线性光学性质。     

1-(芘-1-基)-3-(苯并噻吩-3-基)丙烯酮的合成和三阶非线性光学性质研究

合成1种查尔酮衍生物1-(芘-1-基)-3-(苯并噻吩-3-基)丙烯酮(PBTAK),经IR,1 H NMR,13C NMR和HR-MS对其结构进行表征.采用4f相位相干成像技术测定了它的三阶非线性光学性质并确定了相关参数:脉宽为4nm,激光波长为460nm,非线性吸收系数β=0.23×10~(-9) m/W,非线性折射率n2=-0.50×10~(-16) m~2/W,三阶非线性极化率χ~((3))=9.37×10~(-21) C;同时测定了紫外光谱、荧光光谱和DSC曲线.运用密度泛函方法计算了PBTAK的分子轨道能量和极化率,结果表明电子转移能在分子内部进行,显示出良好的非线性光学活性.     

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.     

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.     

2-(芘-1-基)-1,8-萘啶的合成、理论计算及超快三阶非线性光学响应

合成了一个供体-受体(D-A)型含芘萘啶衍生物2-(芘-1-基)-1,8-萘啶(PN)。 通过核磁共振波谱(NMR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、液-质联用仪(LC-MS)表征了其结构。 通过电子光谱和Z-扫描技术方法分别研究了化合物PN的线性光学性质和三阶非线性光学吸收,采用综合热分析方法测定了它的热稳定性。 结果表明,在532 nm、180 fs条件下,PN的三阶非线性吸收行为为反饱和吸收,其吸收系数为β=9.0×10^-14 m/W,显示出超快三阶非线性光学响应。 运用密度泛函理论方法计算了分子轨道能量、极化率和超极化率,结果表明电子转移能够在分子内部进行。 2-(芘-1-基)-1,8-萘啶的紫外光谱在450 nm以上无吸收,在非线性光学吸收、激光防护、吸收型光开关或双稳器件等方面可作备选材料。     

一种基于咪唑-咔唑蓝色荧光材料的合成及性能研究

联苯甲酰、对溴苯甲醛和乙酸铵缩合得到2-(4-溴苯基)-4,5-二苯基咪唑,再与4-(9H-咔唑-9-基)苯硼酸通过Suzuki偶联反应合成一种蓝色荧光材料4,5-二苯基-2-[4-(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)苯基]-1H-咪唑,其结构经IR、~1H NMR、~(13)C NMR和MS表征。利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、循环伏安法、TGA、DSC和理论计算研究了化合物的光学、电化学和热稳定性能。结果表明:化合物的最大吸收波长为341 nm,荧光发射波长为416 nm,HOMO和LUMO轨道能级分别为5.29 eV和2.11 eV。TGA和DSC测试结果表明该化合物具有良好的热稳定性能。     

基于咔唑衍生物的热激活延迟荧光材料合成与性质研究

以咔唑和吩噻嗪为原料,合成了2种具有D-π-A结构的新型咔唑衍生物(4-(9H-咔唑-9-基)苯基)(9-苯基-9H-咔唑-3-基)甲酮(3a)和(4-(10H-吩噻嗪-10-基)苯基)(9-苯基-9H-咔唑-3-基)甲酮(3b).化合物3a和3b的结构分别经1 H NMR和IR进行了表征,同时通过紫外-可见吸收光谱和光致发光光谱研究了其光物理性质,并进一步采用含时密度泛函理论(TDDFT)对化合物3a和3b的最低能量电子跃迁和最低三线态进行了计算.结果表明:它们都具有分子内电荷转移ICT特征,而且理论计算的吸收光谱与实验测得的光谱数据基本符合.     

二茂铁取代卟啉的合成表征及电化学性质

通过吡咯与二茂铁甲醛和对甲基苯甲醛的直接交叉缩合反应,合成并成功分离了6个含有0~4个二茂铁取代基的卟啉化合物:5,10,15,20-四(4-甲苯基)卟啉[(CH3Ph)4PH2]、5-(二茂铁基)-10,15,20-三(4-甲苯基)卟啉[Fc(CH3Ph)3PH2]、cis-5,10-二(二茂铁基)-15,20-二(4-甲苯基)卟啉[cis-Fc2(CH3Ph)2PH2]、trans-5,15-二(二茂铁基)-10,20-二(4-甲苯基)卟啉[trans-Fc2(CH3Ph)2PH2]、5,10,15-三(二茂铁基)-20-(4-甲苯基)卟啉[Fc3(CH3Ph)PH2]、5,10,15,20-四(二茂铁基)卟啉[Fc4PH2]。用紫外-可见和红外光谱、核磁共振及质谱等技术对卟啉化合物进行了表征,用微量光谱滴定法测定了化合物在非水溶剂中的质子化反应常数,研究了它们的电化学和光谱电化学性质。结果表明,二茂铁取代基对化合物的光谱及氧化还原电位有较大的影响。     

5-二茂铁基吡唑啉衍生物的合成及性质

以甲酰基二茂铁和2-乙酰基吡啶为原料, 合成了3个1-芳香酰基-3-(2-吡啶基)-5-二茂铁基-2-吡唑啉衍生物(3~5), 通过红外光谱、质谱、¹H NMR、¹³C NMR和元素分析对其进行了表征, 并对化合物4的单晶结构进行了解析. 研究了该类化合物的电化学性质及紫外、荧光光谱, 并借助密度泛函理论(DFT)计算从理论上加以解释.     

4,4′-二[3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-丙烯酰基]联苯的合成和光热性能研究

合成了一种双查尔酮衍生物4,4′-二[3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-丙烯酰基]联苯(BBPAB),经IR、~1H NMR、~(13)C NMR、LC-MS等分析测试手段对其结构进行了确证。该化合物热稳定性良好,在可见光范围有高的线性透光率。利用Z扫描测试方法研究了BBPAB在190fs(515～700 nm)时域下的非线性光学吸收,其在飞秒脉冲下具有宽波段的反饱和吸收性质,并拟合得到了三阶非线性吸收系数和五阶非线性吸收系数。量子化学计算结果表明,BBPAB存在较强的分子内电荷转移现象和较大的极化率。