基于噻吩稠合单元的π功能分子的设计合成及性能研究

摘要

噻吩稠合π共轭化合物由于存在分子内的共轭作用，以及分子间的ππ、SS等多种相互作用，有利于分子的堆积，提高了电荷的传输和分离能力，具有优良的光学、电学性质，因而被广泛的用于有机半导体领域。对噻吩稠合π共轭化合物的合成和性质研究具有重要意义。
　　本论文的工作主要分为以下两部分：
　　一、基于四噻吩并萘为结构单元的单螺烯（DTTNT）与双螺烯（TTTNCOT）化合物的合成研究。
　　本论文以单溴代的四噻吩乙烯通过光化学方法高产率的合成了单溴代的四噻吩并萘模块，并通过LDA碱性条件下的溴迁移反应合成化合物单溴代四噻吩并萘A6，并通过两步CuCl2偶联得到目标化合物TTTNCOT，通过一步CuCl2偶联及一步硫代关环反应得到化合物DTTNT。DTTNT与TTTNCOT的合成总产率分别为6.9％和2.5%。化合物DTTNT较化合物四噻吩并萘二聚体A7分子整体的吸收峰发生了展宽与红移，其长波最大吸收峰为405 nm左右，表明了分子存在扭曲的分子内的共轭效应。而由四个四噻吩并萘通过交叉共轭形成的内核为八元环的TTTNCOT，其吸收强度相对于单体4倍的强度，并且吸收峰展宽红移，最大吸收也为405 nm，显示出一定程度的分子内的共轭效应。DFT理论计算表明，HOMO电子云在共轭骨架的分散较为均匀，LUMO电子云主要集中在内螺旋的骨架上，吸收红移主要由螺旋共轭骨架产生。以上研究表明目标化合物DTTNT和TTTNCOT具有较大的螺旋程度，显示了特别的光学性能，有望在光电材料中有一定的应用。
　　二、新型的酰亚胺类聚合物受体单元DTBNDI的合成与性质研究
　　本论文第二部分工作探索合成了一种新型的酰亚胺类聚合物受体单元DTBNDI，通过 Suzuki偶联反应将三甲基硅基乙炔基噻吩引入1,2,5,6-二酰亚胺中，碱性条件脱去三甲基硅基保护基，用 PtCl2在氧气存在下关环得到 DTBNDI，并通过溴代反应得到二溴代目标化合物 DBDTBNDI，反应大多数产率在60%以上，关键的关环产率经过优化达到40%。苯并噻吩富电子单元稠合在1,2,5,6-NDI受体上，其较大的稠合体系有利于电荷的转移传输，DFT理论计算显示化合物 DTBNDI存在较强的分子内电荷转移。TGA分析显示分解温度达到395 ℃，具有优异的热性能，其有望作为聚合物太阳能电池受体单元，对其研究具有重要意义。

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第一章 前言

1.1稠合噻吩材料分类

1.2噻吩并苯类模块及其衍生物的研究背景

1.3 用于有机光电材料的噻吩稠合酰亚胺类小分子的研究现状

参考文献

第二章 基于四噻吩并萘为模块的大π共轭化合物的合成

2.1路线的设计

2.2 结果与讨论

2.3 本章总结

参考文献

第三章 噻吩并苯稠合萘二酰亚胺聚合物受体单元的设计合成和性能研究

3.1引言

3.2 合成的路线

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

参考文献

第四章 总结与展望

4.1 工作总结

4.2 工作展望

附录A 第二章部分附图

附录B 第三章部分附图

致谢