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含薁线性非交替并苯异构体的合成

有机化学 2022年第9期42卷 3001-3003页

作者：段超高希珂中国科学院上海有机化学研究所中国科学院有机功能分子合成与组装化学重点实验室上海200032 中国科学院大学北京100049

稠环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)具有优良的光电性质,在有机半导体、生物成像和自旋电子学等领域具有广阔的应用前景.然而,随着π共轭体系的增大, PAHs的空气稳定性急剧下降,严重限制了其性质和功能研究,因此合成稳定... 详细信息

稠环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)具有优良的光电性质,在有机半导体、生物成像和自旋电子学等领域具有广阔的应用前景.然而,随着π共轭体系的增大, PAHs的空气稳定性急剧下降,严重限制了其性质和功能研究,因此合成稳定的非交替异构体或引入杂原子来研究其性质和功能应用具有重要的科学意义.

关键词：稠环芳烃并苯光电性质有机半导体自旋电子学空气稳定性生物成像杂原子

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并苯和挂环类物质的结构和芳香性的理论研究

并苯和挂环类物质的结构和芳香性的理论研究

作者：冷玉东内蒙古师范大学

学位级别：硕士

评估并苯和挂苯的芳香性指标仅考虑了单一维度的理论因素,至今还没有一种综合考虑两种或几种因素的强度性质的指标和实验定量测量指标来判别并苯和挂苯芳香性的大小。寻找一种既包含几何因素又考虑能量影响因素的并苯和挂苯芳香性大小... 详细信息

评估并苯和挂苯的芳香性指标仅考虑了单一维度的理论因素,至今还没有一种综合考虑两种或几种因素的强度性质的指标和实验定量测量指标来判别并苯和挂苯芳香性的大小。寻找一种既包含几何因素又考虑能量影响因素的并苯和挂苯芳香性大小新判据—芳香度(DOA)—具有一定的理论研究价值,探索利用环伸缩振动拉曼光谱频率(RSVRSF)大小从实验上定量测量并苯与挂苯芳香性大小的方法也具有很强的实践意义。本研究在DOA应用于单环共轭分子的芳香性大小判定研究的基础上,进一步探究了DOA应用于并苯与挂环类物质芳香性大小的可行性。研究应用Gaussian09密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-311G(d,p)计算方法,对直线型并苯CH(n≤10)、石墨烯纳米碎片GNFs(1-4)、石墨烯纳米碎片空穴GNFHs(1’-4’)、挂苯CH(0≤n≤4)进行了几何优化,并计算了各分子优化结构的A/A对称类型的RSVRSF、芳香稳定化能(ASE)、键长平均化能(E)以及DOA数值,采用B3LYP-GIAO方法计算了各分子优化结构的中心核独立化学位移(NICS(0))值,应用GaussView5.0.8绘制了各分子优化结构的特征分子轨道图,用Origin8.0程序计算了各分子优化结构的NICS与RSVRSF、DOA三者间的皮尔逊(Pearson)相关系数,并绘制对应的相关性曲线。研究发现,直线型并苯CH(n≤10)的点群为D(除苯的点群为D),GNFs和GNFHs均属于D点群,挂苯分子则属于D点群,所研究的四类分子的优化结构中均存在A或A对称类型的RSVRSF。奇、偶数直线型并苯随着苯环的增多,其中心环的NICS(0)负值的绝对值逐渐增大,中心环的RSVRSF也逐渐增大,其NICS(0)与RSVRSF值的相关性系数均达到0.9以上;GNFs(1,3)的中心环NICS值近似等于GNFHs(1’,3’)的NICS(0)值减去苯的NICS(0)值,GNFs(2,4)的中心环NICS值近似等于苯的NICS值分别减去GNFHs(2’,4’)的NICS值;GNFs(1-4)的中心环RSVRSF值近似等于苯的RSVRSF值分别加上GNFHs(1’-4’)的RSVRSF值;挂苯CH(0≤n≤4)随着n的不断增加其中心环的NICS(0)值与RSVRSF值基本保持不变。理论上预测可以通过实验测定分子的RSVRSF大小来实现实验测定目标分子的芳香性大小。直线型并苯中心环DOA的计算结果表明,随着苯环数目的增多,奇偶直线型并苯中心环的DOA值逐渐增大,其中心环DOA值与NICS值具有显著的二次相关性;GNFs(1-4)的中心环DOA值近似等于苯的DOA值分别加上GNFHs(1’-4’)的DOA值,DOA与NICS(0)、DOA与RSVRSF均具有显著的相关性;挂苯CH(0≤n≤4)中心环的DOA值也基本保持不变,三个判据之间具有一定的相关性。所研究的四类分子的优化结构的RSVRSF(A/A)、DOA与NICS(0)显著相关,DOA与RSVRSF均可以用作为高对称并苯和挂环类物质的芳香性大小判定。

关键词：并苯挂环类物质核独立化学位移环伸缩振动拉曼光谱频率芳香度

并苯功能化对分子堆积方式及载流子传输性质的影响

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并苯功能化对分子堆积方式及载流子传输性质的影响

作者：关琳陕西师范大学

学位级别：硕士

近年来,有机半导体材料得到了越来越多的关注,相比传统的硅晶体管材料具有许多优点。例如,生产成本低、能大面积制造、性质可调等。在当前应用的有机半导体材料中,并苯及其衍生物因其突出的光电子性质已成为使用最广泛的半导体有机材料... 详细信息

近年来,有机半导体材料得到了越来越多的关注,相比传统的硅晶体管材料具有许多优点。例如,生产成本低、能大面积制造、性质可调等。在当前应用的有机半导体材料中,并苯及其衍生物因其突出的光电子性质已成为使用最广泛的半导体有机材料之一。本论文以几类含氮、卤素杂原子、硅烷基等并苯及其衍生物有机分子为主要研究对象,深入研究了这些化合物的几何构型、电子性质、分子堆积方式和载流子迁移率等性质。此外,基于结合能计算数据进一步解释了分子间相互作用与分子堆积方式的关系。本文的研究力求为设计具有高的空气稳定性、高载流子迁移率的半导体有机材料提供理论参考。研究内容主要包括以下两部分：1.基于密度泛函理论(DFT),结合不连续的电荷跳跃模型(incoherent charge-hopping model),研究了三种空气稳定的并七苯衍生物,即1.18,4.5,9.10,13.14-tetrabenzoheptacene(TTBH) 6,8,15,17-tetraaza-tetrabenzoheptacene(TTH)和6,8,15,17-tetraphenyl-tetrabenzoheptacene(Ph-TTBH)。以母体TTBH为基本结构单元,系统分析了氮掺杂(TTH)和苯取代(Ph-TTBH)对分子结构、电子性质、分子堆积方式和电荷传输等性质的影响。利用B3LYP-D3进行二聚体结合能的扫描,进一步阐明了分子间作用力与堆积方式的关系。计算结果表明,通过在6,8,15,17位置的氮掺杂可以提高空气稳定性和电子注入能力,其分子间C-H…N相互作用显著改变了分子堆积方式。对于TTBH和TTH,晶体紧密的π堆积使得分子具有大的空穴(μh)和电子(μe)迁移率。相比之下,在6,8,15,17位置的苯基取代Ph-TTBH使分子呈现非平面构象,不利于分子的紧密堆积,因此导致较小的电子／空穴迁移率。TTBH和TTH有望成为优异的双极器件材料的候选者。2.采用B3LYP/6-31 G++(d,p)//B3LYP/6-31 G(d)方法研究了4个TIPS-并四苯及其衍生物的分子构型、重组能、前线轨道、电离势及电子亲和势。应用传统的Marcus-Hush电子跳跃模型在PW91PW91/6-31G(d)水平上计算转移积分,预测其载流子迁移率。计算结果表明,TIPS及杂原子的引入保持了骨架分子的平面共轭结构。虽然TIPS取代并四苯引起重组能有所升高,二聚体质心距增大,不利于电荷传输。但TIPS和N原子(或者TIPS和C1原子)同时引入母体并四苯中,可以显著降低体系的前线轨道能级,增强电子注入能力,同时使分子由人字形堆积变为面对面堆积,又可增强相邻分子前线轨道间的耦合,有利于电荷传输。因此,TIPS引入是改变晶体堆积的一种有效调节手段,是设计稳定性高的半导体有机材料的合理策略。

关键词：密度泛函理论电荷传输性质并苯载流子迁移率有机半导体材料硅烷基

并苯配体夹心体系Tin(n-acene)2的分子结构及金属-金属键的理论研究

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海南师范大学学报（自然科学版） 2018年第4期31卷 355-363页

作者：刘艳春韩立志吴水星孙振范苏忠民海南师范大学化学与化工学院海南海口571158 东北师范大学化学学院功能材料化学研究所吉林长春130024

基于B88P86/ZORA-TZP理论方法,研究并苯配体夹心多金属体系。优化Ti_n(n-acene)_2(n=2,3,4)的各种可能的分子结构,并考虑电子多重度,讨论分子的稳定性。根据分子轨道特性和三重态下的自旋密度分布等,分析各稳定构型的电子结构。计算Ti... 详细信息

基于B88P86/ZORA-TZP理论方法,研究并苯配体夹心多金属体系。优化Ti_n(n-acene)_2(n=2,3,4)的各种可能的分子结构,并考虑电子多重度,讨论分子的稳定性。根据分子轨道特性和三重态下的自旋密度分布等,分析各稳定构型的电子结构。计算Ti—Ti原子间的Mayer、Wiberg、Nalewajski-Mrozek键级指数,并辅以NPA、AIM计算的钛原子电荷,着重讨论Ti—Ti原子间的成键情况。所有Ti_n(n-acene)_2(n=2,3,4)体系中相邻金属原子间的Ti—Ti键基本都为单键,部分情况具有双键特性。D_(2h)Ti_3(An)_2(Singlet)中三个钛原子间存在明显的电子离域特性。此类分子有望用于电子或自旋电子输运方面的材料开发。

关键词：并苯钛原子金属-金属键成键分析密度泛函理论

苯并噻二唑连接并苯材料的合成及电子传输性能研究

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武汉工程大学学报 2023年第3期45卷 266-271页

作者：徐泽张诣陈小虎王其彪黎俊波余响林武汉工程大学化工与制药学院绿色化工过程教育部重点实验室(武汉工程大学)湖北武汉430205 武汉工程大学化学与环境工程学院湖北武汉430205

在并苯材料中引入苯并噻二唑单元能有效降低材料未占据轨道(LUMO)能级,增强并苯材料稳定性。利用末端溴取代活性位点作为拓展反应体系的合成位点,通过偶联反应构筑出一组苯并噻二唑及苯并双噻二唑单元连接的多并苯结构(U-1,U-2),通过1 H... 详细信息

在并苯材料中引入苯并噻二唑单元能有效降低材料未占据轨道(LUMO)能级,增强并苯材料稳定性。利用末端溴取代活性位点作为拓展反应体系的合成位点,通过偶联反应构筑出一组苯并噻二唑及苯并双噻二唑单元连接的多并苯结构(U-1,U-2),通过1 H NMR,13C NMR,HR-MS对其分子结构进行了全面的表征,并对材料基本光电性能进行了测试,两种化合物紫外吸收和荧光光谱中显示出类似的紫外吸收和荧光发射特征,U-2的最大吸收波长较化合物U-1有轻微蓝移,同时荧光发射波长发生了6 nm的蓝移。U-2的LUMO能级为-3.80 eV,较U-1为-3.50 eV的LUMO能级更低。最后,初步探讨了基于苯并噻二唑连接并苯材料对于取代常规PCBM作为反向钙钛矿电池电子传输层的器件性能,为此类电子传输材料在钙钛矿电池中的应用打下基础。

关键词：苯并噻二唑并苯末端溴取代电子传输

2,6-二噻吩基并苯齐聚物结构和光物理性质的理论研究

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淮阴师范学院学报（自然科学版） 2009年第2期8卷 148-153页

作者：侯丽梅阚玉和吴水星苏忠民淮阴师范学院化学系江苏省低维材料化学重点建设实验室江苏淮安223300 延边大学理学院化学系吉林延吉133002 东北师范大学化学学院功能材料化学研究所吉林长春130024

运用密度泛函B3LYP方法计算了2,6-二噻吩基并苯齐聚物的基态结构,系统分析分子结构、前线分子轨道特征以探索电子跃迁机理.结果表明,最大波长吸收峰主要由并苯单元部分的电子跃迁引起的,而噻吩环对短波长处吸收峰有重要贡献.噻吩取代使... 详细信息

运用密度泛函B3LYP方法计算了2,6-二噻吩基并苯齐聚物的基态结构,系统分析分子结构、前线分子轨道特征以探索电子跃迁机理.结果表明,最大波长吸收峰主要由并苯单元部分的电子跃迁引起的,而噻吩环对短波长处吸收峰有重要贡献.噻吩取代使重组能增加,电离势降低,而并苯重复单元增加使重组能降低,有利于载流子传输.

关键词：并苯密度泛函理论电子光谱电荷传输