含咔唑环、芴环共轭化合物的合成及光学性能研究

论文摘要

有机电致发光（organic electroluminescence）,也叫有机发光二极管（organic lightemitting diode）,简称为OLED,是近年来国际上平板显示器领域的一个研究热点。与无机电致发光材料相比较,有机电致发光材料具有结构简单、发光效率高、能耗低、亮度强、宽视角、快速相应、驱动电压低等优点,被认为是未来最有可能替代液晶显示器的一种新技术,引起了人们的极大关注。作为有机电致发光器件的物质基础,有机电致发光材料是直接影响其器件性能的关键因素,目前国内外对OLED的研究主要集中在发光材料的研究、器件的制作和产品研发上。作为空穴传输材料和电致发光材料的研究,一些小分子的咔唑衍生物和芴衍生物在有机电致发光材料和器件领域中占有十分重要的地位。咔唑环具有很强的空穴传输能力,含咔唑环的空穴传输材料可以降低小分子材料的结晶,提高器件寿命及发光效率等,芴类化合物是一类具有刚性平面联苯结构的电致发光材料,具有宽的能隙、高的发光效率等特点,将2,7-二溴芴酮引入到具有电致发光特性的分子中,对于提高分子的热稳定性和光谱稳定性等方面具有很大的应用价值。本课题在分析和总结文献的基础上,主要做了以下几方面的工作:1.以咔唑为原料,与对二碘苯或4,4’-二碘代联苯反应,通过单分子亲核取代反应,合成含有双咔唑环的共轭化合物,并且在双咔唑环的3,6位上引入碘基团,进行分子修饰,进而得到12个含有芳胺类基团（如二苯胺、萘苯胺,咔唑）的双咔唑环共轭化合物,所得目标化合物的结构均通过IR、1H NMR等表征。其中,对4,4’-二咔唑基联苯的结构用X射线单晶衍射进行了表征,并且对3-碘代-1,4-二咔唑基苯中间体和3-苯基-1,4-二咔唑基苯的合成反应条件进行了研究,得到了这类化合物较佳的合成路线。2.以芴为原料,通过空气氧化,水中溴代,再与带有不同取代基（给电子基或吸电子基）的芳胺类化合物进行反应,得到6个2,7-二溴芴酮的取代芳基亚胺类化合物,所得目标化合物均通过IR、1H NMR、MS和UV-vis表征,并且对2,7-二溴-9-β-亚萘胺基芴的结构用X射线单晶衍射进行了表征,然后在2,7-二溴芴酮的取代芳基亚胺类化合物的2,7位进行分子修饰,引入芳胺类基团（如二苯胺、萘苯胺,咔唑）,得到3个含有芴环的有机小分子共轭化合物。3.运用紫外及荧光光谱法对2,7-二溴芴酮的取代芳基亚胺类化合物:2,7-二溴-9-亚苯胺基芴（NBFA）,2,7-二溴-9-亚（4-氯-苯胺）基芴（CNBFA）,2,7-二溴-9-亚（4-甲基-苯胺）基芴（MNBFA）在不同溶剂中的光物理性能进行了研究,结果表明:①取代基的改变以及溶剂的极性对此类化合物的最大吸收波长及荧光强度有影响。②在弱极性的溶剂中或者随着取代基给电子能力的增加,这类化合物的紫外吸收及荧光光谱都发生了红移现象。③二苯酮和三乙胺可以有效地猝灭MNBFA的荧光,且猝灭过程遵循Stern-Volmer方程。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 概述
• 1.2 有机电致发光材料及器件
• 1.2.1 有机电致发光材料
• 1.2.1.1 发光机理
• 1.2.1.2 发光亮度
• 1.2.1.3 发光效率
• 1.2.1.4 寿命
• 1.2.1.5 优点及应用领域
• 1.2.1.6 有机电致发光材料的分类
• 1.2.2 有机电致发光材料的研究历史
• 1.2.3 有机电致发光材料的研究现状
• 1.2.3.1 小分子发光材料
• 1.2.3.2 聚合物发光材料
• 1.2.3.3 新型发光材料的开发
• 1.2.4 有机电致发光器件
• 1.2.4.1 有机电致发光器件的结构
• 1.2.4.2 研究热点
• 1.2.4.2.1 提高亮度、发光效率
• 1.3 有机电致发光材料存在的问题
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第二章 含咔唑环、芴环共轭化合物的合成
• 2.1 反应设计
• 2.1.1 含双咔唑环共轭化合物的合成
• 2.1.2 含芴环共轭化合物的合成
• 2.2 主要试剂
• 2.3 仪器
• 2.4 实验操作
• 2.4.1 原料的纯化
• 2.4.1.1 N,N-二甲基甲酰胺
• 2.4.1.2 三氯甲烷
• 2.4.2 含咔唑环共轭化合物的合成
• 2.4.2.1 1,4-二咔唑基苯的合成
• 2.4.2.2 3-碘代-1,4-二咔唑基苯的合成
• 2.4.2.3 3-苯基-1,4-二咔唑基苯的合成
• 2.4.2.4 3-二苯胺基-1,4-二咔唑基苯的合成
• 2.4.2.5 3-萘苯胺基-1,4-二咔唑基苯的合成
• 2.4.2.6 3-咔唑基-1,4-二咔唑基苯的合成
• 2.4.2.7 3,3′-二二苯胺基-1,4-二咔唑基苯的合成
• 2.4.2.8 3,3′-二萘苯胺基-1,4-二咔唑基苯的合成
• 2.4.2.9 3,3′-二咔唑基-1,4-二咔唑基苯的合成
• 2.4.2.10 3,3′,6,6′-四二苯胺基-1,4-二咔唑基苯的合成
• 2.4.2.11 4,4′-二碘代联苯的合成
• 2.4.2.12 4,4′-二咔唑基联苯的合成
• 2.4.2.13 3-咔唑基-4,4′-二咔唑基联苯的合成
• 2.4.3 含芴环共轭化合物的合成
• 2.4.3.1 芴酮的合成
• 2.4.3.2 2,7-二溴芴酮的合成
• 2.4.3.3 2,7-二二苯胺基-芴酮的合成
• 2.4.3.4 2,7-二萘苯胺基-芴酮的合成
• 2.4.3.5 2,7-二咔唑基-芴酮的合成
• 2.4.3.6 2,7-二溴芴酮取代芳胺席夫碱类化合物的合成
• 2.4.3.6.1 2,7-二溴-9-亚苯胺基芴的合成（NBFA）
• 2.4.3.6.2 2,7-二溴-9-α-亚萘胺基芴的合成
• 2.4.3.6.3 2,7-二溴-9-β-亚萘胺基芴的合成
• 2.4.3.6.4 2,7-二溴-9-亚（4-甲基-苯胺）基芴的合成（MNBFA）
• 2.4.3.6.5 2,7-二溴-9-亚（4-对甲氧基-苯胺）基芴的合成
• 2.4.3.6.6 2,7-二溴-9-亚（4-氯-苯胺）基芴的合成（CNBFA）
• 2.4.3.7 2,7-二咔唑基-9-亚苯胺基芴的合成
• 2.4.3.8 2,7-二咔唑基-9-α-亚苯胺基芴的合成
• 2.4.3.9 2,7-二咔唑基-9-β-亚苯胺基芴的合成
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 两种化合物的晶体数据
• 2.5.1.1 4,4′-二咔唑基联苯的晶体数据
• 2.5.1.2 2,7-二溴-9-β-亚萘胺基芴的晶体数据
• 2.5.2 2,7-二溴芴酮的亚胺类衍生物的反应机理
• 2.5.3 3-碘代-1,4-二咔唑基苯的合成条件实验
• 2.5.4 3-苯基-1,4-二咔唑基苯的合成
• 第三章 含芴环共轭化合物的光学性能研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 仪器设备与主要试剂
• 3.1.1.1 仪器设备
• 3.1.1.2 主要试剂
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 NBFA、CNBFA、MNBFA的紫外吸收光谱
• 3.2.2 NBFA、CNBFA、MNBFA的荧光光谱
• 3.2.3 二苯酮和三乙胺对MNBFA的猝灭
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 附录Ⅰ 部分化合物的谱图及晶体结构图
• 附录Ⅱ 研究生期间发表的论文及作者简介
• 致谢