苝灣含取代基的苝酰亞胺衍生物的制備及氣敏傳感性能研究.pdf

1、苝及其衍生物最廣泛的研究在染料化學(xué)中的生色團(tuán)，因為它們對可見光有高的吸收系數(shù)以及它們的高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。他們被發(fā)現(xiàn)在材料和超分子化學(xué)領(lǐng)域有許多潛在的應(yīng)用。苝酰亞胺衍生物(PTCDIs)的另一種可能的應(yīng)用是其作為氣體傳感裝置，這是基于在氣體分子的影響下其熒光或傳導(dǎo)性的變化。苝酰亞胺衍生物(PTCDIs)屬于n-型有機(jī)半導(dǎo)體材料(電子接受體)能夠檢測還原劑(電子給體)，比如水合肼。本文通過對苝酰亞胺衍生物主鏈與苝灣位置的修飾，設(shè)計與

2、合成了一系列化合物，并進(jìn)一步研究了其在兩相溶液中的自組裝行為和其他相關(guān)性質(zhì)。主要研究內(nèi)容包括：
　　1.四個核芳香族取代的苝酰亞胺衍生物：N, N'-雙(正十二烷基)-1,7-二(苯基乙炔基)-3,4,9,10-苝酰二亞胺(DEY)，N, N'-雙(正十二烷基)-1,7-二(2-乙炔基吡啶)-3,4,9,10-苝酰二亞胺(DSPY)，N, N'-雙(正十二烷基)-1,7-二(3-乙炔基吡啶)-3,4,9,10-苝酰二亞胺(DTPY

3、)，N, N'-雙(正十二烷基)-1,7-二(4-乙炔基吡啶)-3,4,9,10-苝酰二亞胺(DFPY)被制備和通過電導(dǎo)率測量其氣體對水合肼蒸氣的響應(yīng)。這個工作主要集中于兩種類型的芳香族基團(tuán)，即苯基和吡啶基，以及氮原子在吡啶環(huán)上在PTCDIs傳感器的傳感性能同分異構(gòu)效應(yīng)的效果。我們發(fā)現(xiàn)芳香基團(tuán)的變化和在吡啶基環(huán)上取代的氮原子的位置，不僅改變能量水平，也導(dǎo)致苝核的扭曲和顯著地影響固態(tài)聚合模式，以至于對它們的氣體反應(yīng)有顯著影響。本課題詳細(xì)分

4、析這些核取代團(tuán)體對傳感性能的影響。
　　2.烷基硅烷取代的苝酰亞胺衍生物：N, N'-二(正十六烷基)-1,7-二(三甲基硅乙炔)-3,4,9,10-苝二酰亞胺(TMSA)，N, N'-二(正十六烷基)-1,7-二(三乙基甲硅烷)-3,4,9,10-苝二酰亞胺(TESA)，N, N'-二(正十六烷基)-1,7-二((三異丙基)乙硅烷)-3,4,9,10-苝二酰亞胺(TPSA)的制備和通過電導(dǎo)率測量他們的氣對肼蒸氣的相應(yīng)特點。這項工

5、作主要集中在烷基硅烷鏈的分支點和長度對PTCDIs傳感器傳感性能的作用上。為了闡明對響應(yīng)硅烷鏈的作用，用于比較目的還制備另一種烷基取代苝酰亞胺衍生物的N, N'-二(正十六烷基)-1,7-二(3,3-二甲基-1-丁炔基)-3,4,9,10-苝二酰亞胺(DMB)。我們發(fā)現(xiàn)，雖然兩者的烷基取代DMB和硅烷取代的TMSA表現(xiàn)出相似的感知性能，烷基硅烷鏈的長度和支化點的變化，不僅導(dǎo)致苝芯的扭絞而且還改變了聚合模式和晶體結(jié)構(gòu)，從而對PTCDIs氣

6、體反應(yīng)顯著影響。我們希望詳細(xì)的分析柔性鏈角色，將有助于更好地了解有機(jī)半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系和促進(jìn)設(shè)計新的化合物和改善其設(shè)備性能。
　　3.制備了手性苝衍生物在苝灣的手性烷基鏈的兩種立體異構(gòu)體：N, N'-二(正十二烷基)-1,7-二((R)-1-辛炔-3-醇)-3,4,9,10-苝二酰亞胺(ROT), N, N'-二雙(正十二烷基)-1,7-二((S)-1-辛炔-3-醇)-3,4,9,10-苝二酰亞胺(SOT)。為了闡明對氣敏特性