萘二酰亚胺同分异构体化合物的设计合成及其单分子导电性能研究

本文设计合成了两个4-甲硫基苯乙炔基取代的1,4,5,8-萘二酰亚胺(1,4,5,8-NDI)和1,2,5,6-萘二酰亚胺(1,2,5,6-NDI)同分异构体化合物1和2,并用紫外-可见吸收光谱、电化学等手段研究了其物理化学性质.化合物1和2结构上的差异导致其物理化学性质以及单分子器件性能表现出差异.密度泛函理论(DF...     

芳香电子供体-受体折叠体的结构与功能

芳香电子供体-受体折叠体是由一定长度的柔性连接分子、含π电子供体(D)或称为富π电子的1,5-二烷基萘酚(Dan)等和含π电子受体(A)或称为缺π电子的1,4,5,8-萘四甲酸二酰亚胺(Ndi)等基团构成,通过分子内或分子间D-A交替堆叠而形成的折叠体。芳香电子供体-受体折叠体的形成涉及二级结构(构象)的分子自组装。自愈合功能的发现是芳香电子供体-受体折叠体研究的新亮点。本文综述各种芳香电子供体-受体折叠体的链结构、分子内或分子间D-A协同相互作用、折叠体结构和形成机理、以及镊子型折叠体的自愈合功能。     

二萘嵌苯二酰亚胺衍生物的半导体性质

应用密度泛函理论研究了四种二萘嵌苯二酰亚胺(PDI)(N,N'-二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(1), N,N'-二(3-氯苯甲基)二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(2), N,N'-二(3-氟苯甲基)二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(3)和N,N'-二(3,3-二氟苯甲基)二萘嵌苯-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(4))半导体材料的最高占据轨道和最低未占据轨道能量、离子化能和电子亲和能以及在电荷传导过程中的重组能. 与化合物2-4的最高占据轨道和最低未占据轨道能量变化相同, 在PDI分子外围引入氯苯甲基或氟苯甲基后导致化合物2-4的绝热电子亲和能有不同程度的增加. 应用Marcus电子传导理论, 计算了这四种半导体材料应用于有机场效应晶体管在电子传递过程中的电子耦合和迁移率. 计算结果表明:这四种化合物相对于金属金电极而言具有较小的电子注入势垒, 是优良的n型半导体材料. 计算的这四种半导体材料的电子传输迁移率分别为5.39, 0.59, 0.023和0.17 cm2·V-1·s-1. 通过研究化合物分子在还原过程中几何结构变化和在化合物3晶体中不同类型的电子传递路径, 合理地解释了化合物1-4在有机场效应晶体管电荷迁移过程中具有较高的电子迁移率.     

新型1,4,5,8-萘酰亚胺类衍生物的合成

以1,4,5,8-萘四甲酸二酐(1)和2-乙基己胺(2)为原料,设计并合成了3种新型的1,4,5,8-萘酰亚胺类衍生物,其结构经1H NMR,IR和MS表征。中间体N-(2-乙基己基)-萘-1,8-二甲酸单酐-4,5-单甲酰亚胺的最佳反应条件为:19.7 mmol,n(1)∶n(2)=1.1∶1.0,以醋酸锌为催化剂,在DMF(20 mL)中于140℃反应15h,收率25%。     

37-冠-10的合成及离子选择性

以均苯四甲酸二酰亚胺和1,5-萘二酚为基本结构单元,设计合成了一种不对称的37-冠-10 (1), 解析了其晶体结构,进而采用紫外和核磁等手段研究了其与一些阳离子的键合行为. 结果表明,冠醚1存在分子内的电荷转移相互作用,导致的较小空腔对锂离子表现出较强的键合能力.     

新型1,8-萘酰亚胺类化合物与DNA相互作用的研究

用荧光光谱、紫外光谱、粘度法对两种新型1,8-萘酰亚胺类化合物N-羟乙基-3-硝基-4-溴-1,8-萘酰亚胺(B)和N-羟乙基-4-羟乙基-3-硝基-1,8-萘酰亚胺(N)与DNA的相互作用进行了研究,考察和比较了它们与DNA的作用模式和强度,求出了两种化合物的嵌入常数。结果表明,化合物N和B主要以插入方式与DNA作用,且化合物N与DNA的作用强于化合物B。     

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.     

一种新型苝酰亚胺的合成及其与C60之间的电荷转移作用

设计和合成了一种新型苝酰亚胺电子受体—N,N ′-二嘧啶基苝四羧基二酰亚胺(DMP), 利用傅里叶红外光谱和元素分析表征了DMP的分子结构. 通过与N,N ′-二苯基-3,4,9,10-苝四羧基二酰亚胺(DPP)的循环伏安实验的对比, 证明了嘧啶基的引入降低了分子的LUMO能级. 研究了DMP与C₆₀层-层蒸镀(layer-by-layer evaporation)薄膜的荧光变化, 确认其界面处发生了由于能级位置差异导致的电荷转移.     

溴代1,4,5,8-萘四甲酸酐的选择性合成

在常压下, 以溴化钠和发烟硫酸(含质量分数为40%的SO₃)为溴化试剂, 通过控制反应温度、 反应时间和溴化钠的投料比选择性地合成了2-溴-1,4,5,8-萘四甲酸酐和2,6-二溴-1,4,5,8-萘四甲酸酐. 本研究提供了一种合成溴代1,4,5,8-萘四甲酸酐衍生物的新方法.     

两种萘酰亚胺类化合物及其聚合物荧光性质的研究

本文以1,8萘酰亚胺为原料,合成了两种萘酰亚胺类型的化合物,系统地研究了它们在不同溶剂中的吸收光谱和荧光光谱.并以这两种化合物单体为基础,通过共聚合成了它们与甲基丙烯酸甲酯和N 乙烯基咔唑的嵌段共聚物.研究了聚合物在溶液和薄膜中的荧光性质.研究结果证明,所得共聚物不但保持了单体的基本荧光特性,其溶解性、成膜性、热稳定性等都得到了大大改善,是一种有应用前景的有机发光半导体材料.此外,本文还利用荧光猝灭的手段研究了萘酰亚胺类化合物与C₆₀之间的相互作用.     

基于双吡啶基双西佛碱通过氢键相互作用形成的有机超分子晶体

合成了双吡啶双西佛碱(bpbd)有机分子，并用该分子进行了超分子网络晶体的组装．X射线单晶结构分析表明：在bpbd晶体中存在着分子间氢键相互作用，该氢键由吡啶环上的N原子和西佛碱H—C—N基团上的H原子相互作用而成．每一个bpbd分子同另外4个bpbd分子通过氢键相连，构成了二维网状结构；在bpbd晶体中还存在分子间π…π相互作用，并导致一维分子柱的形成．二维氢键和一维π…π的协同作用，导致了三维超分子晶体的形成。     

葫芦[8]脲的环套环分子组装

以4,4'-联吡啶鎓、 2,6-萘二酚和2,7-萘二酚为基本结构单元, 设计合成了2种带有分子内给受体相互作用的大环化合物, 并采用紫外光谱和核磁共振等手段研究了其与葫芦[8]脲的键合行为. 研究结果表明, 在水溶液中大环的2,6-萘二酚和2,7-萘二酚与4,4'-联吡啶鎓之间存在分子内的电荷转移相互作用, 而葫芦[8]脲可以键合这2种大环化合物, 导致电荷转移吸收峰增强并红移, 表明葫芦[8]脲能增强这种分子内的电荷转移相互作用, 形成稳定的环套环分子组装体. 这种结构是基于葫芦[8]脲的新型拓扑结构.     

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.     

1,8-萘酰亚胺类荧光探针在双光子成像中应用的研究进展

荧光成像技术由于其灵敏度高、操作简单、可实时动态进行细胞、组织以及生物活体成像而受到极大关注,相对于单光子荧光成像技术,双光子成像技术具有高分辨率、强组织穿透性以及低的组织自发荧光干扰等显著的优越性.1,8-萘酰亚胺作为典型的电子供体-π-电子受体(D-π-A)双光子荧光染料,具有光稳定性、大斯托克斯/反斯托克斯位移等优点被广泛应用于酶、活性碳簇、活性氧簇、活性氮簇、生物硫醇、离子等的双光子成像中.依据1,8-萘酰亚胺类荧光探针发光机制,即分子内电荷转移、光诱导电子转移、荧光共振能量转移等发光机制,综述1,8-萘酰亚胺近些年来在双光子成像领域中的应用,并展望了其未来的发展趋势.     

以苝二酰亚胺为构筑块的超分子聚集体的研究进展

苝二酰亚胺(PDI)超分子聚集体以其独特的光物理和光化学性质而受到广泛的关注.本文首先简单介绍了苝二酰亚胺的性质及合成,然后分别介绍了在配位键、π-π堆积、氢键以及正负离子的静电引力作用下组装超分子聚集体的研究现状.最后对苝二酰亚胺超分子聚集体的发展前景作了展望.     

Bay区取代苝二酰亚胺分子构型及聚集调控:邻位甲基位阻效应

设计并合成了2种苝二酰亚胺分子PBI1和PBI2,研究了bay区的苯氧基团邻位甲基取代对分子构型及分子聚集的影响.通过对单晶结构的分析,发现邻位甲基的引入明显影响苝二酰亚胺分子构型,使得4个苯氧基呈中心对称分布.由于甲基的空间位阻效应,有效地减弱了分子间π-π相互作用,从而提高了分子的溶解性与溶液加工成膜性.研究结果表明,在π共轭分子结构中的关键位置引入小的甲基取代基能够显著调控分子的聚集行为,有效减少光电材料分子中非光电活性(增溶性基团)的含量,对光电材料分子的设计合成具有重要的指导意义.     

胆酸-萘酰亚胺偶合物的合成与表征

1,3-丙二胺或1,2-乙二胺的一端氨基通过单氨基保护,未保护的氨基和1,8-萘二甲酸酐发生亲核取代反应,得到新化合物3;化合物3在盐酸的乙醇溶液作用下脱去保护基,得到化合物4;通过N,N-羰基二咪唑的缩合作用,化合物4和胆酸/脱氧胆酸反应,经过后处理得到胆酸-萘酰亚胺类衍生物5.所得到的化合物结构均经过1H NMR、13C NMR、ESI-MS、熔点测定等手段确认.     

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。     

多元杂环萘二酰亚胺衍生物的合成及其场效应性能研究

杂环修饰的萘二酰亚胺(NDI)类化合物由于其独特的光电性能被研究人员广泛关注,并应用于有机场效应晶体管(OFETs)、有机太阳能电池中(OSCs)、传感器等领域。但是含有给受体单元的多元杂环萘二酰亚胺衍生物的合成并不容易,本文通过简单高效的方法设计合成了含有氮、硫原子的11个杂环类萘二酰亚胺衍生物,并通过紫外可见吸收光谱、循环伏安曲线和X射线衍射对其进行了物性研究。通过溶液旋涂法,制备了该材料的底栅底接触场效应晶体管器件,在空气中表现出p型半导体性能,当退火温度为140 ℃时性能达到最优,其空穴迁移率为0.2 cm_²?V_^-1?s_^-1。     

受体型有机光伏材料苝二酰亚胺*

苝二酰亚胺作为一种典型的n型材料,具有可见光区强吸收、光和热稳定性较高等突出优点,近年来应用到有机光伏达电池中。本文介绍了苝二酰亚胺及其各种衍生物的结构和性质,综述了其用作有机光伏受体材料（包括小分子型苝二酰亚胺材料、含苝二酰亚胺受体单元的给体-受体双功能分子和含苝二酰亚胺受体单元的给体-受体双缆型聚合物材料）的最新研究进展。