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喹吖啶酮及芳香胺化合物：自组装、发光及堆积结构的研究

2020-12-07阅读(1029)

喹吖啶酮及芳香胺化合物：自组装、发光及堆积结构的研究

论文摘要

本文设计、合成了四种氟原子取代喹吖啶酮衍生物、四种三氟甲基取代喹吖啶酮衍生物、两种三氟甲基取代芳香胺化合物（三氟甲基喹吖啶酮的中间体氧化产物）,研究了含氟原子喹吖啶酮化合物的自组装特性、四甲基喹吖啶酮化合物的扭曲自组装行为及芳香胺化合物的热诱导固态发光开关性质,探讨了有机固体发光材料堆积结构与自组装及固态发光性能的关系。1、合成了不同长度烷基取代的氟代喹吖啶酮（Cn-DFQA）和三氟甲基喹吖啶酮（Cn-DTFMQA）衍生物,并通过氧化喹吖啶酮中间体的方法分别获得了双三氟甲基取代（AA-1）和四个三氟甲基取代（AA-2）的芳香胺化合物。对化合物组成与结构进行了确认,考察了化合物的溶液光物理性质,获得了九种单晶。2、以Cn-DFQA和Cn-DTFMQA化合物为构筑基元进行自组装微米材料研究。Cn-DFQA微米材料的形貌和性质明显具有烷基链长度依赖特性。单晶结构分析表明,C4-DFQA与C8-DFQA分子均通过π…π相互作用形成一维分子柱,而C10-DFQA与C16-DFQA的分子堆积结构和弱相互作用都十分类似,分子通过弱相互作用形成分子层。以C8-DTFMQA和C12-DTFMQA制备了长度超过1mm的超长微米材料,单晶研究表明分子的一维组装优势是制备超长微米材料的主要原因之一。3、以非手性中心对称的C6-TMQA和C10-TMQA化合物为构筑基元,通过掺杂某些特定溶剂（乙醇、正丙醇、异丙醇、乙酸和丙酸）成功制备了具有扭曲形貌的自组装纤维,扭曲纤维具有热致变色性质。运用光谱、单晶及分子模拟等手段,我们提出了该系列化合物扭曲的可能起因:在掺杂溶剂存在下,喹吖啶酮分子在组装时会发生交错式的堆积导致最终扭曲结构的形成。4、研究了三氟甲基取代芳香胺衍生物（AA-1与AA-2）的固态发光开关行为,两种化合物均具有热诱导可逆固态相转变特性并伴随发光颜色的变化。通过控制熔融样品的冷却速度可以获得不同的发光相态,此外,还观察到了两个“单晶-单晶”转变过程。通过对比单晶结构与实验现象,我们认为分子堆积结构的相互转换是获得固态发光开关的原因。我们还发现了其中一种AA-2绿色晶体具有固体蓝移发射特性,通过分子模拟我们认为在该绿色单晶中分子几何结构的较大变形导致能级差显著升高是导致该固体发射蓝移的主要原因。

论文目录

  • 内容提要
  • 第1章 前言
  • 1.1 引言
  • 1.2 有机一维自组装微纳米材料
  • 1.2.1 有机一维微纳米材料的应用
  • 1.2.2 用于一维自组装研究的典型分子结构
  • 1.2.3 有机微纳米材料的制备方法
  • 1.3 有机一维自组装手性微纳米材料
  • 1.3.1 手性结构的一些基本概念
  • 1.3.2 超分子手性微纳米材料
  • 1.4 有机光开关材料的研究进展
  • 1.4.1 基于溶液的光开关材料
  • 1.4.2 固态光开关材料
  • 1.5 喹吖啶酮化合物研究简介
  • 1.5.1 喹吖啶酮染料的历史
  • 1.5.2 喹吖啶酮作为光电材料的研究
  • 1.5.3 喹吖啶酮及衍生物的自组装研究
  • 1.6 思路、方法和主要成果
  • 1.6.1 研究思路
  • 1.6.2 研究方法
  • 1.6.3 主要研究成果
  • 第2章 合成、溶液光物理及单晶表征
  • 2.1 引言
  • 2.2 合成
  • 2.2.1 合成路线
  • 2.2.2 试剂与仪器
  • 2.2.3 Cn-DFQA的合成
  • 2.2.4 Cn-DTFMQA的合成
  • 2.2.5 AA-1与AA-2的合成
  • 2.3 溶液光物理性质
  • 2.3.1 实验部分
  • 2.3.2 Cn-DFQA化合物的溶液光物理特性
  • 2.3.3 Cn-DTFMQA化合物的溶液光物理特性
  • 2.3.4 AA-1与AA-2的溶液光物理性质
  • 2.4 晶体单分子结构及数据
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 含氟喹吖啶酮化合物的自组装研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验部分
  • 3.3 Cn-DFQA有机微米材料
  • 3.3.1 Cn-DFQA有机微米材料的形貌特征
  • 3.3.2 Cn-DFQA有机微米材料的光物理特性
  • 3.3.3 Cn-DFQA单晶结构分析
  • 3.4 Cn-DTFMQA超长微米材料的制备
  • 3.4.1 Cn-DTFMQA四氢呋喃溶液自组装
  • 3.4.2 Cn-DTFMQA混合溶液制备超长微米材料
  • 3.4.3 C8-DTFMQA单晶结构分析
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 非手性喹吖啶酮分子一维扭曲自组装
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验部分
  • 4.3 C6-TMQA自组装扭曲纤维
  • 4.3.1 乙醇掺杂量对自组装形貌的影响
  • 4.3.2 溶液浓度对自组装形貌的影响
  • 4.4 C10-TMQA自组装扭曲纤维
  • 4.4.1 乙醇掺杂比对自组装形貌的影响
  • 4.4.2 溶液浓度对自组装形貌的影响
  • 4.4.3 基底对自组装形貌的影响
  • 4.4.4 掺杂溶剂种类对自组装的影响
  • 4.5 扭曲起源的研究
  • 4.5.1 紫外可见吸收光谱
  • 4.5.2 热力学分析
  • 4.5.3 分子模拟
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 芳香胺化合物热诱导固态发光开关
  • 5.1 引言
  • 5.2 实验部分
  • 5.3 固态发光性质
  • 5.4 热致固态发光开关性质
  • 5.4.1 AA-1固态发光开关
  • 5.4.2 AA-2固态发光开关
  • 5.4.3 热力学表征
  • 5.5 AA-1红-黄固态发光开关机理研究
  • 5.5.1 XRD表征
  • 5.5.2 AA-1红色单晶
  • 5.5.3 AA-1黄色单晶
  • 5.5.4 AA-1固态发光开关机理
  • 5.6 AA-2绿-红发光开关机理研究
  • 5.6.1 AA-2绿色单晶
  • 5.6.2 AA-2黄色单晶
  • 5.7 分子模拟
  • 5.7.1 计算方法
  • 5.7.2 前线轨道
  • 5.7.3 能级差
  • 5.8 本章小结
  • 第6章 结论
  • 参考文献
  • 晶体附表
  • 作者简介及主要成果
  • 致谢
  • 中文摘要
  • Abstract

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