对于含二呋喃基萘基喹喔啉共轭聚合物合成与性能设计

摘要：共轭聚合物因独特的光电活性，在光电子领域应中得到广泛运用，合成新型共轭聚合物以及探讨其光电性能引起了人们的关注。喹喔啉类化合物是典型的缺电子型芳香环化合物，与富电子环(呋喃，噻吩，3,4-乙撑二氧噻吩)形成电荷移动性分子，含有喹喔啉环的聚合物探讨一直没有间断过，但是含芳香稠环化合物，特别是侧链具有平面环的喹喔啉类单体与其它富电子环共聚的聚合物探讨较少。本探讨小组已报道了含5,8-二噻吩基萘基喹喔啉(DThQx(ace))和5-8-二(乙撑二氧噻吩)基萘基喹喔啉(DEDOTQx(ace))的聚合物，该类聚合物具有较好的电化学活性。而二呋喃基萘基喹喔啉(DFuQx(ace))的聚合物尚无文献报道。为了系统地探讨侧链含有平面稠环的缺电子萘基喹喔啉富电子基团取代衍生物，并进一步了解电荷移动性化合物中各取代基对产物各项性能的影响，合成含呋喃的萘基喹喔啉共聚物具有一定的论述作用。本论文合成了5,8-二呋喃基萘基喹喔啉聚合物，通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(~1H-NMR)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、荧光发射光谱(PL)、循环伏安(CV)和X-射线粉末衍射(XRD)等测试手段对共聚物的结构与性能进行了表征。具体探讨结果如下：1.采取Stille耦合反应合成了目标单体5,8-二呋喃基萘基喹喔啉。该单体在三氯甲烷溶液中紫外-可见吸收峰分别为325、435nm，在CF3COOH中长波处紫外-可见吸收峰红移到560nm，在CF3COOH(TFA)中发生质子酸掺杂，掺杂程度与酸的浓度有关，在550nm处发射荧光。单体XRD测试表明，单体自然挥发时具有一定的结晶走势。2.以无水三氯化铁为氧化剂，不同单体和氧化剂比例制备了聚5,8–二呋喃基萘基喹喔啉(PDFuQx(ace))。结果表明，当单体和氧化剂比例为1:8时，反应产率最高，即为98%。对合成聚合物进行碘掺杂时掺杂率为70%~83.9%，其电导率有所提升，聚合物在常用有机溶剂中溶解性差，聚合物仅在TFA中部分溶解，紫外-可见光谱吸收光谱中P_1和P_2分别在750nm和650nm出现最大吸收峰。XRD表明，聚合物P3具有较好的结晶性。3．对DFuQx(ace)进行溴化，利用Sonogashira反应与2,5-二烷氧基-1,4-苯乙炔共聚，得到了侧链长度不同的两个交替共聚物PⅠ和PⅡ，所得到的聚合物在THF、氯仿和甲苯中有一定溶解性。其长波处的紫外-可见吸收峰分别为418nm和423nm，荧光发射峰分别为589nm和579nm，它们分别在0.92V和0.94V开始氧化，最大氧化峰在1.54V处出现。共聚物结晶性均差。4．利用Suzuki反应合成了5,8-二呋喃基萘基喹喔啉与9,9-二辛基芴交替共聚物，所得聚合物在甲苯氯仿中有溶解性。其紫外可见吸收峰分别为327nm和474nm，在564nm处发射荧光，在0.54V处开始氧化，1.69V处出现最大氧化峰。关键词：二呋喃基萘基喹喔啉论文金属配合物催化法论文交替共聚论文

摘要3-5

Abstract5-10

第一章 绪论10-21

1.1 共轭聚合物电致发光材料10-14

1.1.1 聚芳炔(PPE)及其衍生物11-12

1.1.2 聚芴(PF)及其衍生物12-14

1.2 Π-共轭聚合物的合成策略14-17

1.2.1 化学法14-17

1.3 电荷移动型共轭聚合物17-19

1.3.1 电荷移动型分子中富电子-呋喃17-19

1.3.2 电荷移动型分子中缺电子—喹喔啉19

1.4 本课题的探讨目的和探讨内容19-21

1.4.1 探讨目的19-20

1.4.2 探讨内容20-21

第二章 5,8-二呋喃基萘基喹喔啉的合成与表征21-32

2.1 实验部分21-24

2.1.1 主要试剂21-22

2.1.2 仪器22

2.1.3 单体的合成22-24

2.2 结果与讨论24-31

2.2.1 红外光谱浅析24-26

2.2.2 核磁共振氢谱浅析26-28

2.2.3 光谱浅析28-30

2.2.4 XRD30-31

2.3 本章小结31-32

第三章 聚 5,8-二呋喃基萘基喹喔啉的合成与表征32-39

3.1 实验部分32-34

3.1.1 主要试剂32

3.1.2 主要仪器32-33

3.1.3 聚合物的合成33

3.1.4 聚合物的碘掺杂33-34

3.2 结果与讨论34-38

3.2.1 聚合策略的选择34

3.2.2 催化剂用量的影响34-35

3.2.3 碘掺杂率及导电率35

3.2.4 红外光谱浅析35-36

3.2.5 紫外-可见光谱浅析36-37

3.2.6 聚合物结晶态浅析37-38

3.3 本章小结38-39

第四章 5,8-二呋喃基萘基喹喔啉与对苯乙炔交替共聚物的合成及其性能39-52

4.1 实验部分39-43

4.1.1 主要试剂39-40

4.1.2 仪器40-41

4.1.3 单体和共聚物的合成41-43

4.2 结果与讨论43-51

4.2.1 红外光谱浅析43-44

4.2.2 核磁共振浅析44-45

4.2.3 紫外-可见吸收和荧光光谱浅析 4.2.3 .1 共聚物的紫外-可见吸收光谱45-48

4.2.4 共聚物的分子量48

4.2.5 共聚物的电化学性能48-50

4.2.6 共聚物 XRD 浅析50-51

4.3 本章小结51-52

第五章 5,8-二呋喃基萘基喹喔啉与 9,9-二辛基芴交替共聚物的合成及性能52-62

5.1 实验部分52-55

5.1.1 主要试剂52-53

5.1.2 仪器53-54

5.1.3 单体和共聚物的的合成54-55

5.2 结果与讨论55-61

5.2.1 红外光谱浅析55-56

5.2.2 核磁共振氢谱浅析56-58

5.2.3 紫外-可见吸收光谱浅析58-59

5.2.4 共聚物荧光光谱浅析59-60

5.2.5 共聚物的分子量60-61

5.2.6 共聚物电化学性能61

5.3 本章小结61-62

结论62-63