噻吩类共轭共聚物的固相法合成

采用固相法在室温下制备了3,6-二噻基-哒嗪与1,4-二噻基-苯的共聚物(Ⅰ)、3,6-二噻基-哒嗪与4,7-二噻基-2,1,3-苯并噻二唑的共聚物(Ⅱ)和4,7-二噻基-2,1,3-苯并噻二唑与1,4-二噻基-苯的共聚物(Ⅲ)。并以FT-IR、UV-Vis、SEM、循环伏安等测试手段对上述产物进行了表征。结果表明:这3种新型共聚物有出现层状结构的趋势,厚度达到微米级,并且均具有较好的电化学活性。     

含五氟苯的噻吩并吡咯二酮苯并二噻吩共轭聚合物的合成及其性能

以3,4-噻吩二甲酸和五氟苯胺为起始原料,经酰化、缩合和NBS溴代反应制得2,5-二溴-5-五氟苯基噻吩［3,4-c］吡咯-4,6-二酮(2); 2经两步反应制得2-溴-2,5-二噻吩-5-五氟苯基噻吩［3,4-c］吡咯-4,6-二酮(4);以苯并二噻吩衍生物（BDT-1和BDT-2）为给体单元,2或4为受体单元,分别经Stille偶联缩聚反应合成了3个含五氟苯的噻吩并吡咯二酮-苯并二噻吩共轭共聚物(5a~5c),其结构和性能经¹H NMR, ¹³C NMR, UV-Vis, TGA和循环伏安法表征。结果表明：5a, 5b和5c的最大吸收峰分别位于559 nm, 559 nm和547 nm,光学带隙分别为1.70 eV, 1.73 eV, 1.68 eV(薄膜)和1.84 eV, 1.83 eV, 1.81 eV(甲苯);失重5%的温度为307～325 ℃; 5a~5c的起始氧化电位和起始还原电位分别为1.14 V, 1.18 V, 1.03 V和-0.67 V, -0.67 V, -0.70 V; HOMO和LUMO能级分别为-5.54 eV, -5.58 eV, -5.43 eV和-3.73 eV, -3.73 eV, -3.70 eV。     

己基取代的1,4-二(2-噻吩基)苯并[c]哒嗪合成与光谱性质研究

本文设计并合成了一系列含氮原子的缺电子芳香片段,包括以苯并哒嗪作为核心、以富电子噻吩衍生物作为共轭延长链的有机共轭小分子1,4-二(2-噻吩基)苯并[c]哒嗪(5a)、1,4-二[2-(3-己基噻吩基)]苯并[c]哒嗪(5b)和1,4-二[2-(5-己基噻吩基)]苯并[c]哒嗪(5c).通过紫外光谱和荧光光谱研究,证明在共轭体系中的不同位置引入烷基链,可以有效影响化合物的能隙,调节化合物的光电性质.     

一种新型低带隙共轭聚合物的合成及其光学性质

在钯催化剂作用下, 通过4,7-二(5-溴-2-噻吩基)[2,1,3]苯并噻二唑与2,5-二乙炔基-3-辛基噻吩的偶联反应, 合成了一种新的共轭高分子聚4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔(PTE-DTBT). 通过紫外可见吸收光谱及荧光光谱对其光学性质进行了研究. 紫外-可见吸收谱结果表明, PTE-DTBT的固体膜光学带隙为1.71 eV; 电化学测试其带隙为1.88 eV. TiO₂/PTE-DTBT共混固体膜的荧光发射谱结果表明电子供体PTE-DTBT分子与电子受体TiO₂分子间存在有效的电子转移.     

4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔的合成机理和电子结构的理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(DFT/GGA)方法, 在PW91/DNP 水平上研究了4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔在PdCl₂(PPh₃)₂ 催化下的合成机理. 优化了反应过程中的反应物、中间体、过渡态和产物, 通过能量分析结果证实了中间体和过渡态的真实. 在同样的方法和精度研究了4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔在没有催化剂下的合成机理. 通过计算结果得到此反应在有PdCl₂(PPh₃)₂ 催化情况下的活化能小于没有催化剂情况下的活化能, 从而证明了PdCl₂(PPh₃)₂ 催化剂的催化活性. 采用密度泛函理论与周期性平板模型相结合的方法, 研究了产物P 在TiO₂(100)表面的吸附, 通过Mulliken charge 和前线轨道分析表明: 当P 吸附在TiO₂(100)表面时, P 向TiO₂(100)表面转移0.692 e 电荷, 前线轨道能隙变窄. 理论预测的结果与实验值吻合.     

苯并二噁唑系列聚合物的合成及表征

以4,6-二氨基-1,3-苯二酚盐酸盐为原料,分别和对苯二甲酸、1,4-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、2,5-噻吩二甲酸、4,4-′(1,2-二苯基乙烯)二甲酸在多聚磷酸介质中反应,合成单环的聚(1,4-亚苯基)苯并二噁唑(PBO)、稠环的聚(1,4-亚萘基)苯并二噁唑(1,4-PNBO)和聚(2,6-亚萘基)苯并二噁唑(2,6-PNBO)、杂环的聚(2,5-亚噻吩基)苯并二噁唑(PTBO)及含有两个苯环的聚-4,4′-亚(1,2-二苯乙烯基)苯并二噁唑(4,4′-PDPEBO).采用傅立叶红外光谱、热重分析、元素分析、特性黏数分析对系列聚合物进行了表征.研究结果表明PBO、1,4-PNBO、4,4-′PDPEBO、2,6-PNBO和PTBO 5种聚合物的耐热性能依次降低,特性黏数依次为25.40、16.76、20.63、15.38和14.63 dL/g.     

(Z)-3,3-二甲基-1-(1H-1,2,4-三唑-1-基)-2-丁酮肟(5-芳基-1,3,4-噁二唑-2-基)甲基醚的合成和抑菌活性

以3,3-二甲基-1-（1H-1,2,4-三唑基）-2-丁酮肟为原料,经醚化、肼解及腙化3步反应得到（E）-N'-（取代苯亚甲基）-2-[（Z）-3,3-二甲基-1-（1H-1,2,4-三唑-1-基）丁基-2-亚甲氨氧基]乙酰肼（3a~3u）,化合物3与二乙酸碘苯（IBD）反应,合成了21个（Z）-3,3-二甲基-1-（1H-1,2,4-三唑-1-基）-2-丁酮肟-（5-芳基-1,3,4-噁二唑-2-基）甲基醚（4a~4u）,化合物4的化学结构经核磁共振谱、高分辨质谱和元素分析确证.采用单晶X射线衍射仪测定了化合物4c的晶体结构.抑菌活性测试结果表明,在500 mg/L浓度下,化合物4k,4f,4j和4n对纹枯病菌的防效率分别为70.9%,60.2%,60.0%和60.6%;在25 mg/L浓度下,化合物4b,4c,4d和4e对菌核病菌的抑制率为71.8%~76.9%.     

一类近红外电致发光芴基共聚物的合成和性能研究

基于9,9-二辛基芴与窄带隙单体5,7-二(2-噻吩基)噻[3,4-b]并[1,4]二嗪(DTP),通过Suzuki偶合反应,合成了一系列无规窄带隙的芴基共聚物(PFO-DTP),并对它们的紫外-可见吸收光谱、光致发光和电致发光性能进行了初步研究.共聚物在380 nm和632 nm处有两个明显的吸收峰,其中632 nm处的吸收随着共聚物中窄带隙单体(DTP)含量的增加而加强,最大电致发光峰随着共聚物中窄带隙单体(DTP)含量的增加,从752nm红移到了781 nm.同时与其同分异构体4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑(DBT)与芴的共聚物PFO-DBT相比,该类聚合物的吸收红移,与近地太阳光谱更为匹配.     

一种新型磷酸基光控保护基的合成及其应用研究

以苯硫酚为起始原料,经脱水反应、碘代反应、Suzuki-Miyaura偶联反应和氧化反应制得4-酮基-3-苯基-4H-苯并噻喃-2-甲醛(4); 4经间氯过氧苯甲酸氧化后与对甲苯磺酰肼于室温反应制得2-甲苯磺酰腙-3-苯基-4H-磺酰基苯并噻喃(6); 6经Bamford-Stevens反应合成了一种新型磷酸基光控保护基--2-重氮基-3-苯基-4H-磺酰基苯并噻喃(7),其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和HR-MS表征。将7应用于磷酸基团的保护和光控脱保护反应中。结果表明:保护反应可在温和条件下顺利进行。紫外光谱法和荧光光谱法对光控脱保护反应的监测结果表明:光控脱保护反应迅速(≤15 min),被保护化合物脱保护收率高(≥95％)。     

苯并唑类共聚物与共混物的能量转移与激子空间限制研究

通过3-氨基-4-羟基苯甲酸盐酸盐(AHBAH),2,5-二氨基-1,4-苯硫醇盐酸盐(DABDT)和2,5-噻吩二羧酸(TDA)在多聚磷酸中缩聚,合成了一系列不同组成的高、低带隙无规共聚物聚(2,5-苯并噁唑)-co-聚(2,5-噻吩基苯并二噻唑)(ABPBO-co-PBZTT),并制备了一系列由ABPBO和PBZTT组成的共混物.通过紫外-可见吸收光谱、光致荧光光谱研究了聚合物不同组成和结构变化对光物理性能的影响.随着共聚物中PBZTT含量的增加,共聚物的发射波长红移,并发生了明显的ABPBO结构吸收能量向PBZTT转移的现象,共聚物膜的量子效率比纯PBZTT膜的量子效率有明显提高.共混物虽然也发生了能量转移现象,但其更易于形成集聚体,量子效率与纯的PBZTT聚合物相比,并没有明显提高.     

2-叠氮基-1,1-二硝基乙基取代苯衍生物的合成

详细研究了2-叠氮基-1,1-二硝基乙基取代苯衍生物的合成方法。由苯基二硝基甲烷钾盐经羟甲基化,磺酰酯化和叠氮化得到目标化合物:3-硝基-(2-叠氮基-1,1-二硝基乙基)苯(4b),4-硝基-(2-叠氮基-1,1-二硝基乙基)苯(4c),m-二(2-叠氮基-1,1-二硝基乙基)苯(10)和p-二(2-叠氮基-1,1-二硝基乙基)苯(15)。     

苯-噻吩低聚物电子结构及载流子传输性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31G(d)方法对以低聚噻吩为端基、 苯并二噻吩(TPT)和并三噻吩(TTT)为共轭桥、 炔键为连接臂的20个模型化合物进行了计算研究. 在优化中性与离子态几何构型基础上, 获得了前线轨道能级、 电离能(IPs)、 电子亲和势(EAs)、 空穴/电子重组能(λ_h/λ_e)、 载流子迁移率(μ_h/μ_e)及吸收光谱等信息. 结果表明, 炔键的引入及端基低聚噻吩的增加对LUMO能级的调控作用较为显著, 而共轭桥的类型对HOMO能级影响较大; 合理选择端基、 共轭桥和连接臂等结构单元可对该类材料吸光波段及强度进行有效调节. 一维电荷传输模型结果表明, 所设计的化合物均是潜在的双极性有机半导体材料, 其中2,7-二([2,2':5',2'-三噻吩]-5-基)苯并[1,2-b:6,5-b']二噻吩(A3)和2,7-二(二噻吩并噻吩-2-基乙炔基)苯并[1,2-b:6,5-b']二噻吩(a-3)具有较高的电子迁移率, 值得进一步的实验探索研究.     

新型基于二氟苯并噻二唑和双噻吩丙烯腈共轭聚合物的设计、合成及光伏性能

设计并合成了两种基于5,6-二氟苯并噻二唑和双噻吩丙烯腈单元的D-A型共轭聚合物,聚[(5,6-二氟-苯[c][1,2,5]噻二唑-4,7-基)-交替-((E)-2,3-双(3'-(2-辛基十二烷基)-(2,2'-双噻吩)-5,5'-基)丙烯腈)](DFBT812)和聚[(5,6-二氟-苯[c][1,2,5]噻二唑-4,7-基)-交替-((E)-2,3-双(3'-(2-癸基十四烷基)-(2,2'-双噻吩)-5,5'-基)丙烯腈)](DFBT1014)作为聚合物太阳电池的给体材料。通过侧链工程,引入了2-辛基十二烷基和2-癸基十四烷基侧链实现对聚合物的溶解性,结晶性以及共混膜形貌的调节。研究结果表明,共轭聚合物DFBT812与PC_(61)BM的共混膜表现出更好的相分离尺度,能够促进载流子的传输和抽取。基于共轭聚合物DFBT812的太阳电池器件取得了0.87 V的开路电压和6.25%的能量转换效率。除此之外,基于DFBT812的聚合物太阳电池器件在活性层厚度为220 nm时仍然表现出6%的能量转换效率。     

S-(2-乙酰苯基)-二甲基硫代氨基甲酸酯环合产物的确定

通过1H NMR,NOE和X-ray等方法,确定了S-(2-乙酰苯基)-二甲基硫代氨基甲酸酯在NaH/DMF条件下的环合产物为苯并-2H-噻喃-2-酮,而非文献报道的苯并-4H-噻喃-4-酮.探讨了苯并-2H-噻喃-2-酮和苯并-4H-噻喃-4-酮结构在氢谱上的规律性差异.     

新型1,1-二氧代-4H-苯并[1,2,4]-噻二嗪类衍生物的合成及其抗肿瘤活性

以2-硝基苯磺酰氯为起始原料,经多步反应合成了12种新型1,1-二氧代-4H-苯并[1,2,4]-噻二嗪类衍生物,产物收率高,水溶性好,并经¹H NMR、¹³C NMR、MS-ESI和元素分析法确证结构。 用MTT法测试了这类衍生物对肝癌细胞HepG-2生长的抑制作用,结果显示目标化合物能不同程度地抑制肿瘤细胞生长,其中7-氨甲基-3-环丙基-1,1-二氧代-4H-苯并[1,2,4]-噻二嗪 (7c)对肝癌细胞HepG-2的抗性显著,最高抑制率达到79.3%。     

4,4′-二乙炔二苯甲烷与苯乙炔的共聚及共聚物的表征研究

本文做了4,4′-二乙炔二苯甲烷的本体热均聚和催化均聚,并用(Ph_3P)_2PdCl_2为催化剂做了4,4′-二乙炔二苯甲烷与苯乙炔的共聚,对均聚和共聚物中的不溶不熔组分测定了密度、溶胀度、Huggins参数以及交联点间的平均分子量(?)_c。实验表明,该交联聚合物的最良溶剂是四氢呋喃,溶度参数为9.9ca1~0.5。cm~(-1.5),当用四氢呋喃为溶剂时的Huggins参数为0.34,并且在单体摩尔比中4,4′-二乙炔二苯甲烷用量越多,溶胀度越小,交联度越大。红外光谱分析表明,所有均聚及共聚物都为反式结构。     

端基对二噻吩和苯并噻吩类共轭桥化合物电子结构及载流子传输性能的影响

采用密度泛函理论(DFT, TDDFT) B3LYP/6-31G(d)和PBE0/6-31G(d)方法对苯乙烯/乙炔为端基, 二噻吩(2T)、苯并二噻吩(TPT)和二苯并噻吩(PTP)为共轭桥的12个化合物进行了系统地计算研究. 在分别优化中性态与离子态几何构型的基础上, 获得了前线轨道能级、电离能(IPs)、电子亲合能(EAs)、重组能(λ_h/λ_e)和电子吸收光谱等信息. 结果表明, 苯乙炔基取代苯乙烯基对LUMO能级影响很小, 但HOMO能级明显降低, 能级差?E和激发能E_v增大, 吸收光谱蓝移10～30 nm, 多数苯乙炔基化合物的重组能均有所降低|端基相同共轭桥分别为2T, TPT和PTP时, HOMO能级逐渐降低, LUMO能级逐渐升高, ?E和E_v依次增大, 吸收光谱依次蓝移30～45 nm. 研究结果还表明, TPT共轭桥化合物的重组能较小, 且λ_h与λ_e相近, 有利于载流子传输平衡, 提高传输速率. 本文设计的苯乙炔基苯并二噻吩(DPATPT)有望成为潜在的传输效率高、抗氧化能力强的载流子传输材料.     

耐高温交联侧基苯乙炔封端酰亚胺预聚体

合成了含有苯乙炔基的二胺单体 3,5-二氨基-4'-苯乙炔苯甲酮(DPEB), 并与3,3',4,4'-联苯四酸二酐(s-BPDA)和1,4-双(4'-氨基苯氧基)-2-(苯基)苯(p-TPEQ)进行了缩聚反应, 以4-苯乙炔苯酐作为封端剂, 合成了交联侧基苯乙炔封端酰亚胺预聚体(n=4). DSC测试结果表明, 引入交联侧基后预聚体依然保持着较宽的加工窗口. 利用所合成的预聚体在370℃热压1 h制备了热固性薄膜. DMA测试结果表明, 引入交联侧基的预聚体树脂具有更高的玻璃化转变温度, 并且其储存模量在玻璃化转变后有很好的保持.     

单分散PPE齐聚物的合成及其荧光性质

合成了PPE的齐聚物{1,4-二[3,5-二（3-甲基-3-羟基-1-丁炔基）苯炔基]苯）（4）,通过^1H—NMR对其结构进行表征,并对其荧光性质做了研究。研究结果表明引入四个2-甲基-2-羟基-丁炔基作为取代基团后,溶解性提高。取代基的引入导致齐聚物4旋转阻力增大,溶液荧光有明显的精细结构。而4具有较好的荧光单色性,因而是一种潜在的新型荧光发射材料。     

苯乙炔封端的BTDA系列酰亚胺预聚体的研究

合成了具有苯侧基的二胺单体1,4-双(4'-氨基苯氧基)-2-(苯基)苯(p-TPEQ), 并与3,3',4,4'-苯酮四羧酸二酐(BTDA)进行缩聚反应, 分别以4-苯乙炔苯酐(PEPA)和4-苯乙炔-1,8-萘二甲酸酐(PENA)作为封端剂, 合成了两个系列的苯乙炔封端的酰亚胺预聚体. DSC测试结果表明, 此类预聚体具有比PETI-5更宽的加工窗口; 利用所合成的预聚体制成了具有较高热分解温度热固性交联PI薄膜. 结果表明, PI预聚体加工性能良好, 其交联后具有优异的力学和热学性能; 同时PEPA封端的预聚体树脂具有比PENA封端的树脂更为优异的综合性能.