“A-C≡C-TTF-C≡C-A”型四硫富瓦烯衍生物的合成与性质研究

四硫富瓦烯及其衍生物是性能优良的电子给体.本文利用Sonogashira反应将吡啶基团连接在四硫富瓦烯单元上,合成了"A-C≡C-TTF-C≡C-A"型四硫富瓦烯共轭体系衍生物4,4′(5′)-二-(4-吡啶乙炔基)-四硫富瓦烯(TTF4N).吸收光谱、电化学和Pb2+配位键合研究表明,三键作为桥基能够有效实现分子内的电荷转移.金属Pb2+离子与吡啶基团的配位能够引起TTF4N的吸收光谱、核磁氢谱和电化学性质的显著变化.     

低聚四硫富瓦烯的合成与研究进展

概括了伸展的给体-低聚四硫富瓦烯的合成方法, 讨论了这些给体的环伏安特性及其电荷转移复合物与自由基阳离子盐的研究进展。对低聚四硫富瓦烯的发展前景进行了展望。     

噻吩基和呋喃基四硫富瓦烯的合成及电化学性质

提供了一种合成噻吩基和呋喃基四硫富有瓦烯（ＴＴＦ）的方法，并用其合成了３种未见文献报道的噻吩基ＴＴＦ（Ⅶａ，Ⅷｂ，Ⅶｃ）和２种呋喃基ＴＴＦ（Ⅶｄ１，Ⅶｄ２）研究这些化合物的循环伏安行为及有关电化学性质，制得了一种Ⅶｂ与ＴＣＮＱ反应生成的电荷转移络合物，讨论了噻吩基ＴＴＦ和呋喃基ＴＴＦ在产物构型和电化学性质方面的差别。     

新型萘基修饰四硫富瓦烯衍生物的合成及性质研究

在K2CO3存在下,对甲基苯磺酸酯四硫富瓦烯衍生物1和2-萘硫酚反应合成了新型萘基修饰的四硫富瓦烯衍生物2,并借助核磁、质谱、红外、元素分析等测试手段进行了结构表征.循环伏安法研究表明化合物2对Zn2+和Cd2+有电化学响应.荧光滴定实验表明,加入所测的金属离子,化合物2的荧光增强,且Zn2+和Cd2+离子引起的荧光增强较为显著.因此,化合物2可以作为电化学和荧光双重信号检测Zn2+和Cd2+的离子传感器.     

芳基四硫富瓦烯与碘电荷转移复合物的合成及其晶体结构

采用缓慢挥发溶剂的方法合成了硫原子桥联芳基取代四硫富瓦烯（Ar-S-TTF）与碘的3种电荷转移复合物（1^+·）（I₃）·I₂、（2^+·）（I₅）·I₂和（3²⁺）（I₃）₂,采用单晶X射线衍射、紫外可见光谱、循环伏安对其进行了表征。复合物（1^+·）（I₃）·I₂为C2/c空间群,1^+·呈椅式构型。化合物1与碘之间在溶液中和复合物中电荷转移一致。复合物（2^+·）（I₅）·I₂为P1空间群,2^+·呈椅式构型。复合物（3²⁺）（I₃）₂为Pbca空间群,3²⁺呈独特的平面构型。化合物2和3与碘之间在溶液中和复合物中呈现不同的电荷转移。复合物中聚碘阴离子呈现不同的堆积结构：由I₃^-或I₅^-/I₂组成的一维链状和I₃^-/I₂组成的二维网格状。     

芳基四硫富瓦烯与碘电荷转移复合物的合成及其晶体结构

采用缓慢挥发溶剂的方法合成了硫原子桥联芳基取代四硫富瓦烯(Ar-S-TTF)与碘的3种电荷转移复合物(1^+·)(I₃)·I₂、(2^+·)(I₅)·I₂和(3²⁺)(I₃)₂,采用单晶X射线衍射、紫外可见光谱、循环伏安对其进行了表征。复合物(1^+·)(I₃)·I₂为C2/c空间群,1^+·呈椅式构型。化合物1与碘之间在溶液中和复合物中电荷转移一致。复合物(2^+·)(I₅)·I₂为P1空间群,2^+·呈椅式构型。复合物(3²⁺)(I₃)₂为Pbca空间群,3²⁺呈独特的平面构型。化合物2和3与碘之间在溶液中和复合物中呈现不同的电荷转移。复合物中聚碘阴离子呈现不同的堆积结构：由I₃^-或I₅^-/I₂组成的一维链状和I₃^-/I₂组成的二维网格状。     

芳基四硫富瓦烯与溴化铜电荷转移复合物的合成及晶体结构

采用溶液扩散的方法合成了硫原子桥联芳基取代四硫富瓦烯1～4与CuBr₂的4种电荷转移复合物(1^+·)(Cu₂Br₆)_0.5、(2^+·)(Cu₂Br₆)_0.5、(3^+·)(Cu₂Br₆)_0.5和(4^+·)(CuBr₂)。晶体结构研究表明,复合物中阴离子呈现2种构型：八面体型(Cu₂^ⅡBr₆)^2-和直线型(Cu^ⅠBr₂)^-,并且4种复合物呈现不同的堆积结构。通过调控芳基上卤素原子取代位置和大小,实现了对电荷转移复合物堆积结构和阴离子构型的有效调控。     

一类新型有机给体四硫代富瓦烯插烯物的合成与研究进展

概括了一类新型的有机电子给体－四硫代富瓦烯插烯物的合成方法，讨论了给体的循环伏安特性，并对其电荷转移复合物及自由基基阳离子盐的研究进展进行了简要的评述，参考文献４５篇。     

四硫富瓦烯作为染料敏化太阳能电池有机染料电子给体的理论研究

为了研究四硫富瓦烯(TTF)基团对有机染料敏化剂光电性能的影响,以咔唑染料Dye 1 为原型,引入TTF基团作为电子给体,设计了咔唑染料Dye 2. 采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)分别计算模拟了纯染料分子和吸附团簇(TiO₂)₉后的形貌、分子轨道能级以及紫外-可见吸收光谱,采用周期性密度泛函理论计算模拟染料分子在二氧化钛(101)面吸附的表面形貌. 结果发现：在有机染料中引入TTF基团有助于有机染料敏化剂在二氧化钛表面的抗团聚作用和分子内的电荷转移;最为重要的是,TTF 基团的强给电子能力极大地增强了有机染料敏化剂的光捕获能力. 所有的计算结果表明,TTF基团是一种非常有潜力改善染料敏化剂光电性能的给电子基团.     

四硫富瓦烯及其衍生物在分子开关领域的研究进展

四硫富瓦烯(TTF)及其衍生物由于具有特殊的结构和性质, 在分子开关、分子传感器、光信息存储和非线性光学等领域显示出诱人的应用前景. 综述了近几年TTF及其衍生物在分子开关领域的最新研究进展.     

新型π-扩展TTF衍生物的合成、晶体结构及量子化学计算

以对苯二胺为起始原料合成了2个新型的π-扩展四硫富瓦烯(TTF)衍生物,即N,N’-2(4,5-二苄硫基-1,3-二硫杂环戊烯-2-叶立德)-苯-1,4-二胺(5a)和N,N’-2(4,5-二甲酯基-1,3-二硫杂环戊烯-2-叶立德)-苯-1,4-二胺(5b),并利用氢核磁共振(1H NMR)、质谱(MS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和单晶X射线衍射(XRD)等方法对化合物结构进行了表征.晶体结构分析结果表明,化合物5a和5b分属三斜晶系、P1空间群和单斜晶系、P21/n空间群.化合物5a和5b均为非平面结构分子,分子中对苯二亚胺平面和1,3-二硫杂环平面形成的二面角分别为87.61°(5a)和43.77°(5b).运用Gaussian 09程序,采用密度泛函理论(DFT)方法在B3LYP/6-31+G(d,p)水平上进行了量子化学计算,对化合物的前线分子轨道、静电势和电子吸收光谱进行了讨论,计算结果与实验值基本一致.     

内嵌金属富勒烯Sc2S@C86的结构和性质

金属硫化物富勒烯是一类结构新奇的化合物,阐释其结构和性质是当前的重要研究任务。本文采用密度泛函理论(DFT)方法,系统研究了质谱实验已经检测到的内嵌金属富勒烯Sc₂S@C₈₆的结构和性质。结果显示,能量最低的异构体是Sc₂S@C₈₆:63751(独立五元环规则(IPR)-9),该碳笼与已报道的Sc₂C₂@C₈₆的碳笼一样;其次是non-IPR Sc₂S@C₈₆:63376。自然键轨道(NBO)和分子中原子理论(AIM)分析显示,内嵌团簇与碳笼间存在电荷转移相互作用和共价作用。温度效应计算显示,高温时Sc₂S@C₈₆是多个异构体共存的。为了对将来实验结构测定提供参考,本文提供了能量最低的两个异构体的红外光谱图。     

用含时密度泛函方法研究和设计推拉结构的荧光分子

应用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)方法及连续极化模型研究了六种荧光材料分子基态和第一激发态的电子结构性质.这六种分子是:3-(二氰亚甲基)-5,5-二甲基-1-(3-[9-(2-乙基-己基)-咔唑基]-乙烯基)环己烷(DCDHCC),DCDHCC2,3-(二氰亚甲基)-5,5-二甲基-1-(4-二苯基氨基-苯乙烯基)环己烷(DCDPC),DCDPC2,3-(二氰亚甲基)-5,5-二甲基-1-(4-[9-咔唑基]-乙烯基)环己烷(DCDCC)和3-(二氰亚甲基)-5,5-二甲基-1-(4-二甲基氨基-苯乙烯基)环己烷(DCDDC).它们可作为有机发光显示器件的发光材料.比较了PBE0、M06、BMK、M062X和CAM-B3LYP五种泛函,其中BMK方法很好地再现了各个分子在丙酮溶剂中的吸收和发射光谱.同时计算了分子的电子亲和能和电离势并用于评价分子的电荷注入性质.研究表明,当使用双π桥和双受体时,分子的发射光谱会红移到理想的发光区域.据此设计了两个新的分子DCDCC2和DCDDC2,它们分别是DCDCC和DCDDC的双支对应分子.计算结果表明这两个分子也具有作为荧光发射体的良好性质.     

四硫代富瓦烯及其CT复合物导电LB膜

通过Langmuir-Blodgett（LB）技术制备导电性有机超薄膜近年来受到了广泛的关注，导电LB膜的膜材料主要是含有电子受体77’，8，8’一四氨基二亚甲基本自（TCN则的电行转移（CT）复合物间以及给体分子特别是四流代宫瓦烯衍生物［‘刮.在以前的工作中，我们曾报导了四等基硫四硫     

NFeN结构和性质及反应势能曲线

用B3LYP/6-311+G(d)方法对化合物NFeN弯曲型和直线型的不同自旋多重度多个电子态的几何结构、电子结构、能量和振动光谱进行了计算研究. 结果表明, 单重态中Fe―N键长普遍比三重态和五重态中的短, 在155 pm左右; NFeN三重态电子结构最丰富, 自然键轨道和Mulliken布居显示Fe―N键具有部分离子键特征; 两种结构的所有稳定态中能量最低的是1⁵A₂态, 能量相近的有1³B₁、1³A₂、1³B₂和1¹A₁态, 直线型中能量最低是³Δ_g态; 相对于分子基态反应物Fe(a⁵D)+N₂(X¹Σ_g⁺)所有电子态的能量都偏高, 该反应在热力学上是不利的, 但是对于原子态反应物Fe(a⁵D)+2N(⁴S)则是放热反应; 计算振动频率和强度与实验较吻合的是1³B₁态; 复合物FeN₂与化合物NFeN结构差异明显; Fe原子直接插入N₂分子的势能曲线表明该反应能垒很高, 在动力学上也是不利的.     

meso取代卟啉衍生物的结构和光学性质

meso取代卟啉衍生物在红色电致发光材料上有较大的应用前景.本文采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,对以反式二噻吩(S)作为能量传输供体的卟啉衍生物,Zn-5,10,15,20-tetra(2-[thiophen-2-yl]thiophene)porphyrin(SPZ)和5,10,15,20-tetra(2-[thiophen-2-yl]thiophene)porphyrin(TSP),进行了全优化.计算了二者的电离能(IP)、电子亲和势(EA)、空穴抽取能(HEP)、电子抽取能(EEP)、空穴和电子重组能(λ),评估了它们的载流子注入和传输能力.用含时密度泛函理论(TDDFT)/B3LYP/6-31G(d)方法计算了吸收光谱.用从头算单激发组态相互作用(CIS)方法优化了SPZ和TSP的最低激发单重态S1,并用含时Hartree-Fock(TDHF)方法研究它们的荧光光谱.理论计算结果表明,引入S基团对卟啉的光物理性质影响很大,尤其是电子注入和传输性质.     

Star-shaped Organic Molecules That Comprise a 1,3,5-Trisubs-tituted Benzene Core and Three Oligoaryleneethynylene Arms as Light-emitting Materials

Star‐shaped rigid molecules that comprise a 1,3,5‐trisubstitued benzene core and three oligoaryleneethynylene arms have great potential application in organic light‐emitting devices (OLEDs). Their optical and electronic properties are tuned by the star‐shaped molecular size. To reveal the relationship between the properties and structures, we perform a systemic investigation for these organic molecules. The ground and excited state molecules are studied using density functional theory (DFT), the ab initio HF, and the single excitation configuration interaction (CIS), respectively. And the electronic absorption and emission spectra are investigated with time‐dependent density functional theory (TDDFT) and Zerner's intermediate neglect of differential overlap (ZINDO) methods. The results show that the HOMOs, LUMOs, energy gaps, ionization potentials (IP), electron affinities (EA), absorption and emission spectra are controlled by the star‐shaped molecular size, which favor the hole and electron injection into OLEDs. With increasing the molecular conjugated length, the absorption and emission spectra exhibit red shifts to some extent and are in good agreement with the experimental ones. Also, the calculated emission spectra range from 330 to 440 nm. All the calculated show that the star‐shaped molecules are promising as blue light emitting materials     

氟代十二顶点碳硼烷结构和非线性光学性质的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法,计算并分析了四氟取代十二顶点碳硼烷及其衍生物的结构和非线性光学(NLO)性质.结果表明,改变四氟碳硼烷取代基的共轭性或给吸电子能力,会使分子中碳硼笼原子间距离发生改变.碳硼烷取代基的给吸电子能力越强,其偶极矩越大.分子极化率随取代基共轭性和体积的增加而增大.引入强吸电子基或增加四氟碳硼烷取代基的共轭性,可使其二阶NLO响应明显增强.通过分析分子的电子光谱和对应的分子轨道组成可知,第一超极化率最大的分子4a’发生碳硼笼到并苯取代基的电荷转移.     

含吡啶基四硫富瓦烯衍生物的合成、 结构和电化学性质

在乙酰乙酸乙酯和氧化亚铜共同催化下, 二-(1,3-二硫环戊烯-2-硫酮-4,5-二硫)合锌酸四乙基铵盐分别与2-碘吡啶(1a)、 3-碘吡啶(1b)和4-碘吡啶(1c)反应, 制得硫酮化合物2,3-二(2-吡啶硫基)-1,3-二硫环戊烯-2-硫酮(2a)、 2,3-二(3-吡啶硫基)-1,3-二硫环戊烯-2-硫酮(2b)和2,3-二(4-吡啶硫基)-1,3-二硫环戊烯-2-硫酮(2c). 在醋酸汞催化下, 硫酮化合物2a, 2b和2c分别被氧化为2,3-二(2-吡啶硫基)-1,3-二硫环戊烯-2-酮(3a)、 2,3-二(3-吡啶硫基)-1,3-二硫环戊烯-2-酮(3b)和2,3-二(4-吡啶硫基)-1,3-二硫环戊烯-2-酮(3c). 以亚磷酸三乙酯为偶联剂, 氧酮化合物3a, 3b和3c分别发生自偶联反应生成2,3,6,7-四(2-吡啶硫基)四硫富瓦烯(4a)、 2,3,6,7-四(3-吡啶硫基)四硫富瓦烯(4b)和2,3,6,7-四(4-吡啶硫基)四硫富瓦烯(4c). 采用核磁共振波谱(NMR)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)和质谱(MS)分析了所合成化合物的结构和组成, 通过X射线衍射分析确认了吡啶基四硫富瓦烯衍生物4b和4c的晶体结构. 循环伏安法研究结果表明, 化合物4a, 4b和4c呈现准可逆的两电子转移过程, 结合量子化学计算, 分析了不同位置取代的吡啶基对四硫富瓦烯电化学电势的影响.