吲哚[3,2-b]咔唑化合物的合成及其發(fā)光性能研究.pdf

1、由于有機(jī)半導(dǎo)體材料具有易于加工、成本低、柔性、重量輕和便攜等優(yōu)點(diǎn)，因此，比傳統(tǒng)的無機(jī)半導(dǎo)體材料有更廣闊的應(yīng)用前景。目前，在應(yīng)用較廣泛的有機(jī)半導(dǎo)體材料中，吲哚[3，2-b]咔唑類化合物引起了人們的廣泛關(guān)注，這類化合物具有類似并五苯的稠環(huán)結(jié)構(gòu)，一般具有較大的帶隙和較低的HOMO能級，其大的共軛平面結(jié)構(gòu)有助于載流子的傳輸，而且，這類化合物的平面剛性結(jié)構(gòu)使其具有良好的熱穩(wěn)定性。此外，吲哚[3，2-b]咔唑具有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，就是它能夠非常容易進(jìn)

2、行功能化，即可以通過化學(xué)修飾的方法在吲哚[3，2-b]咔唑上引入一些功能性的基團(tuán)，從而得到一系列新的有機(jī)半導(dǎo)體材料。在本論文中，我們設(shè)計(jì)、合成了一系列新的吲哚[3，2-b]咔唑類化合物，并從實(shí)驗(yàn)和量子化學(xué)計(jì)算兩方面對其進(jìn)行研究，具體工作如下:
　　1.目標(biāo)化合物的合成。以環(huán)己二酮為起始原料，分別與苯肼和對溴苯肼鹽酸鹽經(jīng)兩步Fischer吲哚化反應(yīng)合成吲哚[3，2-b]咔唑和2，8-二溴吲哚[3，2-b]咔唑，經(jīng)烷基化反應(yīng)，合成N-

3、烷基吲哚[3，2-b]咔唑和2，8-二溴-N-烷基吲哚[3，2-b]咔唑，經(jīng)Sonogashira反應(yīng)在2，8-二溴-N-烷基吲哚[3，2-b]咔唑的2，8位上引入苯乙炔基。并對其中部分化合物進(jìn)行了1H NMR表征。
　　2.化合物的發(fā)光性能研究。為了了解化合物的發(fā)光性能及其發(fā)光規(guī)律，使用熒光發(fā)射、紫外吸收等光譜研究手段對其中的一些目標(biāo)化合物進(jìn)行了較為系統(tǒng)的發(fā)光性能研究。通過測定它們在不同濃度和不同溶劑中的紫外吸收和熒光發(fā)射光譜，

4、探究其分子結(jié)構(gòu)、溶劑極性及溶液濃度對其光譜性質(zhì)的影響。測定結(jié)果顯示:化合物在溶液環(huán)境中的紫外吸收和熒光發(fā)射光譜都會隨溶劑極性增大而發(fā)生輕微的紅移。
　　3.化合物的量子化學(xué)計(jì)算研究。本論文首先運(yùn)用DFT B3 LYP/6-31G(d)方法對一些目標(biāo)化合物分子的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化;然后在此穩(wěn)定構(gòu)型的基礎(chǔ)上對分子軌道特征和能級分布進(jìn)行分析;再采用TD-DFT B3LYP/6-31G(d)方法計(jì)算其電子吸收光譜;最后采用ab initio

5、 HF單激發(fā)態(tài)相互作用(CIS)法優(yōu)化化合物分子的最低單重激發(fā)態(tài)(S1)的幾何結(jié)構(gòu)，并在此穩(wěn)定構(gòu)型的基礎(chǔ)上采用TD-DFT方法計(jì)算其熒光發(fā)射光譜。計(jì)算結(jié)果顯示:用TD-DFT方法計(jì)算得到的電子吸收光譜數(shù)值和發(fā)射光譜數(shù)值與實(shí)驗(yàn)所得的紫外吸收光譜數(shù)值及熒光發(fā)射光譜數(shù)值基本一致。
　　總之，本論文通過對吲哚[3，2-b]咔唑分子進(jìn)行化學(xué)修飾合成出一系列化合物，并通過實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算的方法對它們的發(fā)光性能進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，研究結(jié)果顯示實(shí)