新型超支化发光聚合物合成与表征

以具有高荧光量子效率的二（4-羟基苯乙烯基）苯（PV）为A₂发光单体,以四官能度的对甲基苯磺酸季戊四醇酯为B₄支化单体,采用A₂＋B₄的路线,合成了一类新型的具有三维结构的部分共轭型超支化电致发光聚合物;为了改善聚合物中载流子的平衡注入能力,又分别在分子的骨架和外围引入具有良好电子传输功能的噁二唑(OXD)基团;利用核磁共振、DSC、紫外 可见分光光度计、荧光光谱仪等分析测试手段对单体及聚合物进行了结构与性能表征。结果表明：具有超支化结构的聚合物热稳定性明显改善;噁二唑基团的引入有利于提高聚合物的玻璃化温度;将噁二唑基团引入到分子中后,其紫外吸收光谱和荧光光谱均出现蓝移现象,降低了电子注入势垒。     

Synthesis of novel phthalazinone-based and high-fluorinated poly(arylene ether-1,3,4-oxadiazole)s for selective detection of fluoride

目的合成一系列含有二氮杂萘酮的新型氟化聚芳醚噁二唑:选择性检测F。方法从分子设计的角度出发,经N-C偶联反应研究最佳合成途径。结果制备了一系列含有二氮杂萘酮类双酚单体的新型氟化聚芳醚噁二唑聚合物。该系列氟化聚芳醚在常见的有机溶剂中具有良好的溶解性,玻璃化转变温度(Tg)在249～285℃之间,表现出良好的热性能。通过研究聚合物的荧光性质,该类聚合物选择性的对F-有吸收,而对Cl-和NO3-没有吸收。结论该系列聚合物适用于功能高分子材料检测F-。     

含氟苯并噁唑聚合物的合成

以双酚AF为原料,通过硝化和还原合成得到含氟苯并噁唑聚合物的单体2,2-双(4-羟基-3-氨基苯基)六氟丙烷(3)。将等摩尔量的对苯二甲酰氯与化合物3反应制得邻羟基酰胺聚合物5,然后再高温脱水环化即得到含氟聚苯并噁唑聚合物6。通过红外、质谱和核磁等表征手段确定了双酚AF的硝化产物2和含氟苯并噁唑聚合物单体3结构。邻羟基酰胺聚合物5及含氟聚苯并噁唑聚合物6的结构由红外表征确定。热重分析表明,含氟聚苯并噁唑聚合物6的5%失重温度为530℃,分解温度为573℃,具有良好的热稳定性。     

D-A型三苯胺-苯并噁唑聚合物的合成与性能

以4,6-二(叔丁基二甲基甲硅烷基氨基)(TBS)-1,3-二(叔丁基二甲基甲硅烷氧基)苯(DAR)与4,4′-二酰氯三苯胺缩聚制得前聚体(TPA-PrePBO),并通过热关环,首次制备出具有高相对分子质量的D-A型光电材料聚(三苯胺基苯并二噁唑)共聚物(TPA-PBO)。前聚体TPAPrePBO在常规的有机溶剂如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和二甲基亚砜(DMSO)中具有优异的溶解性能。TPA-PBO的紫外可见吸收光谱的最大吸收峰位于486nm处,荧光光谱的最大激发峰位于553nm处,能带间隙仅有2.20eV,远小于相似结构的三苯胺-聚酰亚胺(TPA-PI)和聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)。同时发现TPA-PBO聚合物具有较高的热稳定性,在氮气气氛中的起始分解温度达到527℃。研究结果表明TPA-PBO有望作为一种易加工、高稳定性、低激发电压的新型有机光电材料。     

N-乙基-3,6-二苯并噁唑基咔唑化合物的合成及发光性能研究

以咔唑为起始原料,通过一系列反应合成了N-乙基-3,6-二苯并噁唑基咔唑化合物,采用1H NMR、13C NMR和IR确定了它的结构,并对其紫外吸收及荧光发射光谱进行了研究,结果表明,该化合物是一种良好的蓝色发光材料.     

萘基取代的手性双噁唑啉-铜(Ⅰ)络合物催化下环烯烃不对称烯丙基氧化反应的研究

 阐述了萘基取代丙二酰衍生的手性双噁唑啉(Box)和吡啶为中心的双噁唑啉(PyBox)手性配体的合成方法,及它们的铜(Ⅰ)络合物与对硝基过苯甲酸特丁酯在环己烯的不对称烯丙基氧化反应中的催化应用。并对双噁唑啉配体的侧链取代基与反应活性和选择性的内在联系进行了深入的探讨。结果表明,当1-萘基取代的双噁唑啉铜(Ⅰ)作为催化剂时,反应活性得到极大提高 (分离产率75%), 同时能保持极好的对映体选择性 (85%)。通过对原始数据的研究,建立了双噁唑啉配体的侧链取代基与反应活性和选择性的内在联系。     

1,3,4-噁二唑衍生物的合成与表征及吸电子基团对电子光谱的影响

合成和表征了一类苯环上含-CF3基团的1,3,4-噁二唑类衍生物,研究了它们的紫外-可见吸收光谱、荧光光谱。结果显示,与不含-CF3的噁二唑化合物相比,-CF3加大了化合物的光学带宽,使它们的紫外吸收和荧光发射光谱都发生蓝移。     

一锅法制备具有AIE效应含对苯二乙腈单元聚合物

以对苯二乙腈和对羟基苯甲醛为原料通过Knoevenagel缩合反应合成α,α’-双-(对羟基亚苄基)-对苯二乙腈(M1),然后与环氧氯丙烷通过Williamson反应合成α,α’-双-［对-(2,3-环氧丙氧基)亚苄基］-对苯二乙腈(M2). 以2-氰基-2-丙基苯并二硫为可逆加成断裂链转移试剂,引发2-(2',3',4',6'-四-O-乙酰基-α-D-吡喃甘露糖基氧基)甲基丙烯酸乙酯聚合制备了含双硫酯片段的聚合物P1,P1与M2通过“一锅法”合成含对苯二乙腈单元聚合物P2,脱除乙酰基保护得到水溶性荧光聚合物P3. 利用核磁共振波谱、傅里叶变换红外光谱、凝胶渗透色谱、紫外-可见光谱和荧光光谱对化合物和聚合物的化学结构和光学性质等进行了表征与测试. 结果表明:P3的紫外吸收峰和荧光发射峰分别在368 nm和440 nm,P3荧光强度随着DMSO-H₂O体系DMSO体积分数的增加而逐渐增强,并且在体积分数大于80%时荧光强度显著增强,表现出聚集诱导发光特性. P3具有较好的热稳定性,相转变温度为118 ℃.     

给体-受体型聚合物光伏电池材料的设计合成及器件

给体-受体型聚合物是目前研究最广且性能最优的太阳能电池材料。本文以笔者课题组的研究成果为基础,结合国内外最新研究结果,综述了给体-受体型聚合物光伏电池材料及其电池器件加工工艺与技术的最新研究进展。本文介绍的聚合物材料主要包括卟啉类、萘并二噻吩类、苯并噻(噁)二唑类、二茚并二噻吩类等,电池器件加工技术方面则包括溶剂添加剂和界面修饰层的应用及其对光伏电池性能的影响等。     

一种近红外H2S荧光探针的研制

研制了一种7-硝基-2,1,3-苯并噁二唑-4-醚键联半花菁的近红外区荧光探针分子1,并将其应用于活细胞内内源性和外源性硫化氢的检测.探针分子1由于7-硝基-2,1,3-苯并噁二唑的淬灭作用,自身无荧光;当加入H_2S时,由于H_2S对探针分子1中醚键的选择性硫解作用,醚键断裂,释放出半花菁荧光基团,波长725 nm处荧光强度显著增强;当加入10倍当量的硫氢化钠时,荧光强度增强了8.5倍.探针分子1对水溶液中H_2S浓度的线性浓度响应范围是0.1～100.0μmol·L~(-1)(R~2=0.995 2),检测下限为0.03μmol·L~(-1).探针分子1的激发和发射波长均在近红外区,对H_2S比较敏感,反应时间相对较短,且有较好的选择性.此外,探针分子1被成功用于活细胞内内源性和外源性H_2S的检测.     

双偶氮电荷产生材料的合成及光电性能

以2-(4'-氨基苯基)-6-氨基苯并噁唑为重氮组分、N-苯基-N'-(2-羟基-3-萘甲酰基)脲及其衍生物为偶合组分,设计并合成了6种苯并噁唑类双偶氮化合物.紫外吸收光谱、红外吸收光谱和元素分析结果表明所合成化合物结构与组成正确.以合成的双偶氮化合物为电荷产生材料,以CT-191为电荷传输材料制成有机光导电器件.光电性能测试结果显示,以N-(2-甲基苯基)-N'-(2-羟基-3-萘甲酰基)脲为偶合组分合成的双偶氮化合物的光电性能最佳,V0=600 V,VR=30 V,Rd=15 V/s,E1/2=3.5 lx.s。     

含偶氮基聚席夫碱的合成与表征

以对苯二甲醛和4,4’-二氨基偶氮苯衍生物为原料合成得到了3种含偶氮基聚席夫碱化合物,并利用红外光谱、紫外-可见吸收光谱及荧光光谱进行了表征.结果表明,取代基为-OH时聚合物最大紫外吸收波长λmax最大,荧光光谱显示3种聚合物荧光性都比较弱.采用不含偶氮基的类似结构的聚席夫碱化合物作对照,表明偶氮基团的引入减弱了聚合物的荧光性.     

2,5-二[4-(4-溴苯氧基亚甲基)苯基]-1,3,4-噁二唑的合成与表征

结合噁二唑优良的电子传输性能,以对甲基苯甲酸和水合肼为原料,经过环化、溴化、醚化合成了一种新型主链含噁二唑单元有机聚合物电致发光材料重要中间体2,5-二[4-(4-溴苯氧基亚甲基)苯基]-1,3,4-噁二唑,其化学结构通过IR、1H NMR进行了表征.产品总收率22.6%.     

双光子荧光分子2,5-二[4-(2-芳基乙烯基)苯基]-1,3,4-(口恶)二唑的制备与表征

将电子传输型口恶二唑环与空穴传输型咔唑环、蒽环、苯环等芳香环相连,设计合成了4种双光子荧光分子2,5-二[4-(2-芳基乙烯基)苯基]-1,3,4口-恶二唑.通过W ittig-Horner反应得到标题化合物,用红外光谱、紫外光谱和核磁共振进行了结构表征.所合成的D-π-A-π-D型对称电荷转移化合物具有良好的分子内能量传输性能,因而能够增强双光子荧光发射能力和提高双光子吸收截面.     

2,5-二苯基1,3,4-二噁唑和2,5-二苯基1,3-噁唑与β-环糊精作用机理的研究

用核磁共振和稳态荧光等方法研究了2,5-二苯基1,3,4-二噁唑(PPD)和2,5-二苯基1,3-噁唑(PPO)分子与β-环糊精(β-CD)的相互作用,测定了包合物的组成和结合常数.发现疏水作用是形成PPD(或PPO)-β-CD包合物的主要作用力.直链脂肪醇(正丙醇～正戊醇)的加入使得PPD(或PPO)分子从β-CD内腔排斥到水相中.实验结果表明:唑类分子能否与环糊精形成纳米管聚合物,立体选择性是关键因素.     

2-氯-1,3-二苯并噁唑啉环己烯对HSO_4~-的识别研究

利用紫外可见吸收光谱手段考察了2-氯-1,3-二苯并噁唑啉环己烯(化合物1)与F-,Cl-,Br-I,-,CH3COO-,HSO4-,H2PO4-等阴离子的作用.结果表明,该化合物对HSO4-具有选择性识别能力,可实现裸眼识别,有望成为HSO4-识别探针.     

光致变色化合物螺萘并噁嗪的合成及光谱性能研究

合成了一种含萘并螺噁嗪的光致变色化合物N-乙基-3,3-二甲基-5-甲氧基螺吲哚啉-2,3’-[3H]萘并[2,1-b][1,4]噁嗪。通过^1H NMR,IR和元素分析表征了它的分子结构,利用紫外光谱和荧光光谱初步探索了目标产物的光致变色性能。吸收光谱结果表明,目标分子的氯仿溶液经紫外光照射后,其开环体在587nm处有较强的吸收而呈现蓝色,停止紫外光照射,溶液恢复为无色,显示了良好的光致变色性能;发光光谱结果显示,目标分子经紫外光激发后其开环体在435nm处有较强的蓝光发射。     

1,3-偶极环加成反应合成螺[吲哚嗪-异噁唑啉]类化合物

环外亚甲基化合物与腈氧化物的1,3-偶极环加成反应是合成螺异噁唑啉类化合物的重要方法之一,通过7-芳亚甲基苯基-6,7-二氢吲哚嗪-8(5H)-酮1与2,6-二氯苯腈氧化物2的1,3-偶极环加成反应以中等收率合成了一系列新的螺异噁唑啉类化合物3.所有产物均经IR、NMR、质谱以及元素分析确定了其结构.     

折线型水溶性荧光共轭聚合物m-PPEASO3Na的合成及其光学性质

合成了一种新的折线型水溶性荧光共轭聚合物m-PPEASO3 Na.该聚合物由单体3,5-二碘苯-1-丙氧基磺酸钠和单体9,10-二乙炔基蒽通过钯催化的Sonogashira偶联反应在单体苯环的间位连接(meta-linked)而制备.合成的聚合物利用1 H NMR、13 C NMR、红外光谱等手段进行了结构表征和分子量估测,并进一步测试了聚合物的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱,研究和讨论了溶剂的性质和组成的变化对折线型水溶性聚合物m-PPEASO3 Na分子构象变化以及荧光性质的影响,为其进一步在荧光传感领域的应用提供了实验依据.     

二胺型苯并噁嗪化合物的合成、结构表征与热性能分析

以三种酚类化合物、4,4’－二氨基二苯砜和甲醛为原料,以二氧六环为溶剂制备了化学结构不同的噁嗪化合物,分别为3,3’－二苯砜-双（3,4＋二氢-2H-1,3-萘并噁嗪）、3,3,-二苯砜-双（3,4-二氢-2H-1,3-苯并噁嗪）、3,3’-二苯砜-双（6-苯基-3,4-二氢-2H-1,3-苯并噁嗪）。并用^1HNMR、FTIR方法确定了其化学结构。采用示差扫描量热分析（DSC）对噁嗪化合物的热行为和性能进行了分析。结果表明,不同化学结构的噁嗪化合物固化产物的热性能不同,3,3’-二苯砜-双（3,4-二氢-2H-1,3-苯并噁嗪）的固化产物具有相对较高的Tg,为212．10℃。