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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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、~(13)C NMR和HR-MS对其结构进行了表征,并测定了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-扫描技术分别测定了其线性和非线性光学性质。结果表明,与原料乙酰基二茂铁相比,化合物a和b的紫外吸收明显增强,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。     

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。     

1-(芘-1-基)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酮的合成及三阶非线性光学性质

合成了一种新的有机非线性光学(NLO)材料1-(芘-1-基)-3-(4-甲氧基苯基)丙烯酮(PMPAK),通过¹H NMR、IR、HR-MS和元素分析表征其结构。 以Nd:YAG-Laser System作为光源,激光波长450 nm,脉冲宽度4 ns(FWHM),采用4f相位相干成像技术测定了PMPAK的三阶NLO性质并确定了相关参数:非线性折射率n₂=-1.84×10^-16 m²/W,非线性吸收系数β=2.53×10^-9 m/W,非线性极化率χ⁽³⁾=1.137×10^-10 esu。     

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。     

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。     

新型吲哚衍生物的合成及其光学性质

以吲哚为原料,经Vilsmeier-Haack, Ullmannhe和Witting-Hornor反应合成了两个新型的含吲哚环共轭化合物--1,4-二(3-苯乙烯基吲哚基)苯（4a）和1,4-二(3-萘乙烯基吲哚基)苯（4b）,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR, IR和ESI-MS表征。光学性能研究结果表明,4a和4b的λ_max分别位于330 nm和348 nm;在330 nm波长激发下,λ_em分别位于410 nm和425 nm。     

4,5-二苯基-2-(9-苯基-9H-3-咔唑基)-1H-咪唑的合成及其性能

以联苯甲酰、对溴苯甲醛和乙酸铵为原料，经缩合反应制得2-(4-溴苯基)-4,5-二苯基咪唑(1); 1与N-苯基-3-咔唑硼酸经Suzuki偶联反应合成了一种具有D-π-A结构的新型咪唑衍生物4,5-苯基-2-(9-苯基-9H-3-咔唑基)-1H-咪唑(2），其结构经¹H NMR, ¹³C NMR, IR和MS(EI)表征。采用FL, UV-Vis，循环伏安法（CV）和理论计算对2的光电性能进行了研究。结果表明：2的最大吸收波长为302 nm和326 nm，荧光发射波长为395 nm和412 nm, HOMO和LUMO轨道能级分别为5.35 eV和2.14 eV。     

3-[4-(咪唑)苯乙烯基]-9-丁基咔唑的合成及其光学性质

设计并合成了一种含π共轭结构的有机荧光化合物--3-[4-(咪唑)苯乙烯基]-9-丁基咔唑。通过¹HNMR、 ¹³CNMR和IR表征了化合物的结构。采用UV-Vis、荧光光谱和理论计算分析了化合物的光学性质。结果表明：化合物在二氯甲烷(DCM)、乙酸乙酯(EA)、四氢呋喃(THF)、乙醇(EtOH)、乙腈(ACN)、 N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)中均存在两个吸收峰，其中吸收峰一位于300nm附近，吸收峰二位于335nm附近；在上述溶剂中，λ_em依次为431 nm、 423 nm、 425 nm、 429 nm、 432 nm、 434 nm和439 nm。计算结果显示：第一激发过程属于π→π^*跃迁。      

含多甲氧基芳香基双查尔酮的合成、表征及光热性能

通过克莱森-施密特（Claisen-Schmidt）反应合成了一种新型双查尔酮衍生物1，4-二［3-（3，4，5-三甲氧基苯基）-2-丙烯酰基］苯（BTAB）。该化合物的结构通过核磁共振波谱仪（NMR）和质谱等技术手段得到确认。采用热综合分析方法测定了DSC／TG曲线，发现该化合物的熔点为230.6℃，热稳定性良好。测定了该化合物的紫外光谱和荧光光谱，λ_max／UV＝357.5 nm，λ_max／EM＝541 nm，表现出较大的紫外吸收波长和荧光发射波长。采用密度泛函理论方法计算获得了BTAB分子的最高占据轨道与最低空轨道能量和极化率，从前线分子轨道组成图发现存在分子内电荷转移现象。用单光束Z-扫描技术获得了BTAB的非线性光学特性，其三阶非线性吸收系数β＝3.15×10^－14m／W，五阶非线性吸收系数γ＝2.7×10^－28m³／W²，属于双光子吸收诱导激发态吸收。BTAB作为一种有用的非线性光学（NLO）候选材料具有潜在应用前景。     

一种新型酯基苯胺氮杂环衍生物的合成、晶体结构及非线性光学性质

以N-苯基二乙醇胺为原料经酯化、甲酰化、关环反应合成了一种新型的酯基苯胺氮杂环衍生物（FB-OAC），其结构经¹H NMR，¹³C NMR，IR，HRMS(ESI-MS)和X-射线单晶衍射表征。晶体结构解析表明：该化合物属于三斜晶系，Pī空间群。并研究了FB-OAC的非线性光学性质。结果表明：在680-820 nm激发波长下，FB-OAC表现出良好的非线性光学性质，其双光子吸收截面在760 nm波长下达到6 730 GM。      

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。     

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.     

2-(4-咔唑-1-基-苯基)-1H-苯并咪唑的合成及其光学性质

以邻苯二胺与4-(咔唑-1-基)苯甲醛为原料,合成了一种新型苯并咪唑衍生物--2-(4-咔唑-1-基-苯基)-1H-苯并咪唑(2),其结构经¹H NMR, ¹³C NMR, MS（ESI), IR和元素分析表征。通过理论计算,结合UV-Vis和单光子荧光光谱研究了其光学性质,结果表明：2在二氯甲烷,乙酸乙酯,乙醇,乙腈和DMF中的λ_max均位于292 nm和330 nm 附近, λ_em分别为389 nm, 379 nm, 395 nm, 400 nm和390 nm。     

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。