苯并䓛盘状液晶: 合成、柱状相和光物理性质

盘状液晶分子由稠环芳核和围绕的多条柔性链构成, 具有独特的自组装有序超分子结构、半导体性质和光学性质. 其可通过溶液或喷墨打印技术加工成为光电子薄膜器件, 具有低成本优势. 通过Suzuki-Miyaura交叉偶联和Scholl氧化环化策略, 合成了一系列新的具有苯并䓛结构的非对称酸酐、羧酸酯、酰亚胺和苯并咪唑稠环衍生物, 并对其液晶性和光物理性质进行了详细研究. 通过偏振光学显微镜(POM), 差示扫描量热法(DSC)和小角度X射线散射(SAXS)测试表明, 这些极性盘状化合物自组装堆积呈六方柱状(Col_hex)液晶相, 其中, 最宽的液晶温度范围达206 ℃. 官能团和共轭体系大小决定了相变温度和液晶范围. 荧光测试结果表明, 化合物溶液中绝对量子产率高达34%, 根据官能团不同, 这些化合物发蓝、绿和红光. 借助密度泛函理论(DFT)计算, 解释了该系列极性盘状液晶分子发光性质的差异. 基于本工作的合成方法, 从萘酸酐原料出发为构建结构多变、性质丰富的π-共轭(杂环)芳烃盘状液晶化合物提供了新途径.     

Charge Transfer Properties of Organic Semiconductor Molecules of Perylene Derivatives

The charge transfer rates of perylene and its four derivatives were studied at the level of B3LYP/6-31G** by density functional theory. The results showed that the perylene and its four derivatives belonged to the semiconductor molecules, which released energy when electron was injected. Therefore, they were suitable to be used as the electron injection material. The introduction of OH group can improve the electron transfer rate significantly. The formations of intramolecular hydrogen bonds were unfavorable to the hole transfer, but conducive to the electron transfer. The perylene derivatives, 2,5-3,4,5-(trifluorophenyl)ethynyl-8,11-3,4,5-trihydroxyphenyl ethynyl, designed in this article had the hole transfer rate of 1.57 cm2/V·s-1. Therefore, this kind of material will be potential hole transfer material with high transfer efficiency.     

六取代三环喹唑啉电荷传输性质的理论研究

六取代三环喹唑啉分子可以作为液晶半导体材料。使用电子传输的半经典模型和密度泛函理论方法在B3LYP/6-31G**水平上对六取代三环喹唑啉分子的电荷传输性质进行理论研究。结果显示,该分子的正电荷传输速率为负电荷传输速率的30倍。与苯并菲和六氮杂苯并菲比较,该分子更有利于正电荷传输。     

噻唑类生色分子的电子光谱和非线性光学性质

在B3LYP/6-31+G*水平上对八种噻唑类生色分子的电子光谱与二阶非线性光学性质茁进行计算研究. 结果表明, 含羟乙基、烷氧乙基、氟乙基和氨乙基活性基团的噻唑类分子具有大的β值, 为1.6×10-28 esu左右, 与实验结果基本一致. 气相中的最大吸收波长λmax位于480-488 nm范围内. 含羟乙基活性基团的噻唑分子, 随溶剂极性增大, λmax有红移趋势.     

三唑环修饰的苯并菲二羧酸酯和酰亚胺: 合成、液晶及凝胶性

在盘状液晶分子外围柔性链中引入功能不同的基团, 是设计和合成具有良好液晶性能化合物的常用策略. 本工作从苯并菲2,3-二甲酸和酸酐出发, 通过亲核取代和点击反应, 分别合成了两类三唑环修饰的苯并菲二羧酸酯和苯并菲酰亚胺化合物. 热重分析仪(TGA)测试表明, 新制备的主要中间产物与目标化合物失重为5%时的温度在274~389 ℃之间, 均表现出良好的热稳定性. 我们通过差示扫描量热法(DSC)、偏光显微镜(POM)和变温X射线衍射(XRD)实验对这些化合物的热力学行为和介晶性进行了研究. 除三唑环修饰的酯3a和3b无液晶性外, 主要中间产物(2和5)与三唑环修饰的酰亚胺产物(6a和6b)均有一个六方柱状液晶相. 此外, 制备的以三唑为桥联基团的酰亚胺二聚体10为室温液晶, 具有173 ℃的液晶范围. XRD证实了该二聚体中存在有序度不同的两种柱状液晶相(Col_h1和Col_h2). 另外, 由于三唑环的引入, 三唑环修饰的酯类和酰亚胺两类化合物在某些有机溶剂中都能形成有机凝胶. 其中, 二聚体10在1,2-二氯乙烷和1,4-二氧六环中表现出优异的凝胶能力, 其临界凝胶浓度(CGC)可低至1 mg/mL. 相比之下, 不含三唑环的中间产物2和5则不能形成凝胶, 表明三唑环之间的偶极-偶极作用和液晶刚性核π-π堆积的协同作用对于超分子凝胶的形成起着重要的作用. 因此, 同时表现出液晶和凝胶性质的三唑环修饰的苯并菲2,3-二酰亚胺分子具有成为一种多功能材料的潜在应用价值.     

吐昔烯衍生物分子的电荷传输性质

根据爱因斯坦方程和Marcus电荷传输模型, 使用密度泛函理论B3lyp/6-31g^**理论水平计算6 个吐昔烯衍生物分子的结构和电荷传输性质. 结果显示: 6个吐昔烯的衍生物分子的空穴迁移速率为0.018–0.062 cm²·V^-1·s^-1, 电子迁移率为0.055–0.070 cm²·V^-1·s^-1, 其中3, 8, 13-辛烷氧基吐昔烯衍生物分子适合作为双极性传输材料. 三条烷氧基链的吐昔烯衍生物分子上引入三个甲氧基或羟基, 均使空穴和电子传输率降低. 引入给电子基团或共轭性基团可减小吐昔烯衍生物分子的能隙, 达到有机半导体的能隙要求. 关键词： 吐昔烯衍生物 空穴传输 电子传输 有机半导体     

羟基取代苯并菲化合物分子的结构与电荷传输性质研究

在量子化学B3LYP/6-31G**水平上对苯并菲, 氟及羟基取代苯并菲化合物分子及其分子离子的结构进行理论研究, 得到稳定构型. 在此基础上, 计算二聚物的单点能随旋转角度和盘间距离的变化关系, 得到能量最低点. 根据电子转移的半经典模型计算了苯并菲及氟和羟基取代苯并菲化合物分子的电荷转移常数, 氟和羟基的引入使正电荷转移速率常数明显减小, 即不利于正电荷的传输, 对负电荷的传输速率常数影响不大.     

单取代二茂铁西佛碱型液晶化合物的合成及介晶性研究

报道了两个系列二茂铁衍生物，FcC_6H_4N＝CHC_6H_4OC_nH_(2n+1)（系列I） 和FcC_6H_4N＝CHC_6H_4O_2CC_6H_4OC_nH_(2n+1)（系列II）（Fc:ferrocenyl；n = 2，4，6，8，10，12，14，16），并通过DSC和热台偏光显微镜对其介晶性进行 了研究。系列I不具有介晶性，系列II呈较窄的液晶温度范围。其结果显示分子的 刚性部分长度对介晶性有重要影响。     

对苯二甲酸二苯酯类液晶化合物光谱和二阶非线性光学性质的理论研究

在密度泛函理论B3LYP/6-31G*水平上计算对苯二甲酸二苯酯类液晶化合物分子的几何结构、振动光谱、电子光谱和非线性光学性质, 分析讨论端接基对其光谱与非线性光学性质的影响. 结果表明, 端接基的引入对该类分子的几何结构影响不大. 烷氧基的链长对分子振动光谱的影响很小, 端基引入CN时, C＝O的伸缩振动频率蓝移9 cm^－1. TD-DFT计算表明, 最大吸收光谱源于分子中HOMO→LUMO的p→p*跃迁, 对应的最大吸收波长值在313～375 nm之间, 属于紫外区. 端接强供电子基团可以提高分子的二阶非线性光学性质.