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基于三苯胺的聚集诱导发光有机材料的设计、合成及性质研究

作　者: 曹远乐
导　师: 周虹屏
学　校: 安徽大学
专　业: 应用化学
关键词: 三苯胺衍生物希夫碱聚集诱导发光晶体发光增强压致变色
分类号: O621.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

聚集诱导发光(AIE)物质在固态或者聚集状态下,因为扭曲构象、堆积形态等变化导致其荧光发射的波长和强度发生改变,使其在有机发光二极管(OLED)、荧光生物探针等领域具有广阔的应用前景。本论文中,我们以三苯胺为核,分别设计合成了两个体系的化合物,对它们的光物理光化学性质进行了较为系统的研究,初步探索了相关化合物压致变色(piezallochromy)的机理和应用。主要研究内容如下：1.通过对聚集诱导发光材料和其在压致变色方面应用相关文献的调研,对聚集诱导发光、压致变色的机理与发展现状进行一定程度的了解,并以此为依据提出本文的设计思想。2.以三苯胺、苯并咪唑为核利用vilsmeier甲酰化反应、醛胺缩合反应合成了6种具备新型结构的希夫碱化合物。运用1H-NMR、13C-NMR、MOLDI-TOF-MS和IR表征了这六种化合物的结构。密度泛函理论计算表明,这些化合物均有典型的分子内电荷转移(ICT)效应。系统研究了它们在不同状态下的线性光学性质,实验结果表明：化合物1-6均具有聚集诱导发光性质,它们在同种溶剂中的最大吸收与最大发射波长大小相似,说明这些化合物在同种溶剂中具有相似大小的激发态偶极矩。同时,该类化合物的最大发射波长并没有随着溶剂极性的增大表现出明显的红移趋势,说明ICT过程在一定程度上受阻,这也是引起AIE效应的可能诱因之一。我们通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了化合物的聚集结构,结合电子衍射谱图(ED),发现该系列化合物的聚集态发光现象可归因于分子的结晶变化,这种变化的时间依赖性与分子结晶速度和结晶化程芝相关,也就是说,这些材料不仅具备AIE效应,而且还具备晶体发光增强(CEE)特性,动态光散射(DLS)实验也进一步证实了上述推论。3、在合成希夫碱的过程中,我们发现作为原料的三苯胺单醛不仅具备聚集诱导发光效应(AIE),同时也具备压致发光变色(PIE)的特性,即这种材料是具有压致变色-聚集诱导发光(PAIE)活性的。考虑到这些,我们对三苯胺(1)进行了简单的修饰,得到三种化合物：2-(4-二苯胺-苯亚甲基)-丙二睛(2),4-[2-(4-乙氧基-苯基)-氨基]-苯甲醛(3),2-{4-[2-(4-乙氧基-苯基)-氨基]-苯亚甲基}-丙二睛(4)。研究发现,化合物1、2、3在研磨之后会出现荧光颜色的变化,在经过二氯甲烷熏蒸与退火处理之后,固体粉末的荧光颜色恢复为初始状态。也就是说,化合物1-3的压致变色是可逆的。广角X射线衍射与扫描电镜显示：物质分子从晶态到非晶态的转变是其具备压致变色特性的基础。通过单晶结构分析我们进一步得出结论,构象扭曲和芳环间弱作用力的构建是实现这种晶态到非晶态转变的前提条件。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
符号说明  7-8
目录  8-10
第一章绪论  10-29
  引言  10
  1.1 聚集诱导发光(AIE)机理  10-12
    1.1.1 分子内旋转受阻(RIR)  10-11
    1.1.2 分子内共平面  11
    1.1.3 抑制分子内光化学或光物理过程  11-12
  1.2 目前AIE相关的研究体系  12-16
    1.2.1 不含杂原子的有机荧光材料  12-13
    1.2.2 含有杂原子的有机荧光材料  13-15
    1.2.3 聚合物荧光材料  15-16
  1.3 小结  16
  1.4 压致变色(PIE)现象概述  16
  1.5 PIE材料的分类  16-21
    1.5.1 非AIE型材料  16-19
    1.5.2 AIE型材料  19-21
  1.6 小结  21
  1.7 文章的设计思想和研究内容  21-23
    1.7.1 希夫碱体系  21-22
    1.7.2 三苯胺单醛及其衍生物  22-23
  参考文献  23-29
第二章苯并咪唑基希夫碱化合物的合成、表征及性质研究  29-53
  2.1 引言  29
  2.2 实验部分  29-35
    2.2.1 试剂及药品  29
    2.2.2 仪器  29
    2.2.3 合成及表征  29-35
  2.3 含苯并咪唑基希夫碱化合物的光物理性质研究  35-49
    2.3.1 六种化合物在纯溶剂中的光物理性质  35-38
    2.3.2 AIE和CEE现象  38-42
    2.3.3 扫描电镜与透射电镜观察  42-46
    2.3.4 不同状态下的光物理性质  46-48
    2.3.5 时间分辨荧光光谱  48-49
  2.4 总结  49-51
  参考文献  51-53
第三章基于简单修饰的聚集诱导发光和可逆压致变色的化合物  53-70
  3.1 引言  53
  3.2 实验部分  53-55
    3.2.1 试剂及药品  53
    3.2.2 仪器  53
    3.2.3 目标化合物的合成及表征  53-55
  3.3 三苯胺衍生物的光物理性质研究  55-64
    3.3.1 聚集诱导发光  55-56
    3.3.2 分子内电荷转移  56-58
    3.3.3 溶剂致荧光变色现象  58
    3.3.4 可逆压致变色现象  58-64
  3.4 化合物1,2,3的晶体结构  64-67
  3.5 总结  67-69
  参考文献  69-70
第四章全文总结及展望  70-72
  4.1 全文总结  70
  4.2 工作展望  70-72
发表论文  72-73
致谢  73

基于三苯胺的聚集诱导发光有机材料的设计、合成及性质研究

内容摘要

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