二芳烯化合物性质影响因素的研究
有机光致变色材料在光信息处理系统等技术中具有广阔的应用前景。在所有的光致变色化合物中，二芳基乙烯化合物由于高效率的光致异构化，开环态和闭环态具有良好的热稳定性和抗疲劳性，以及可以通过UV-Vis光简单控制的反应过程等一系列优势，成为了光致变色材料的最佳候选物。在实际应用中材料的热稳定性和抗疲劳特性是两个最重要的因素。因此，设计具有优良性能的新型光致变色化合物二芳基乙烯成为新的研究热点。 该论文以设计合成新型二芳基乙烯光致变色化合物为目标，以芳杂环效应和取代基效应为研究重点，全面地对二芳基乙烯化合物的光电性质进行了研究并取得了一些有意义的研究成果。本论文所取得的主要研究成果如下： 1.本文共设计合成了22种新型的不对称全氟二芳基乙烯化合物，并且通过核磁、红外等手段进行了结构鉴定。 2.研究了二芳基乙烯化合物在正己烷溶液、PMMA膜片中的光致变色性质，结果表明：化合物在溶液中和PMMA膜片中都具有良好的光致变色性质。研究了二芳基乙烯化合物在溶液和PMMA膜中的荧光特性，结果表明：二芳基乙烯化合物的开环态具有较强的荧光，而闭环态却没有或具有微弱的荧光；在一定浓度范围内，荧光强度伴随着溶液浓度增加而增强，但当浓度增加到一定程度时，荧光强度逐渐减弱直至淬灭。 3.研究了不同的芳杂环(噻吩、异噁唑、吡咯、苯并呋喃、苯并噻吩、和萘环)对化合物开/闭环的最大吸收波长、摩尔消光系数、量子产率、光稳态转化率都有明显的影响。首先，单环异噁唑降低了二芳烯的开/闭环异构体的摩尔消光系数、闭环量子产率和开环量子产率。连吡咯基团的二芳基乙烯有最大的开环量子产率。双噻吩二芳烯具有最大开/闭环异构体的摩尔消光系数和闭环量子产率。稠环苯并噻吩增大了二芳基乙烯化合物开环态最大的摩尔吸光系数。苯并呋喃能够增大二芳基乙烯闭环量子产率，而萘环能够增大二芳基乙烯开环量子产率。 4.研究了噻吩5-位取代基的种类对二芳基乙烯化合物的光电性质的影响。在噻吩-异噁唑系列中，化合物的开环态/闭环态最大吸收波长随取代基吸电性的增强而逐渐增大；而摩尔消光系数和开环量子产率却随取代基供电性的增强逐渐减小，但闭环量子产率不受取代基的影响。而在噻吩-苯并呋喃系列中闭环态最大吸收波长随着取代基的吸电性的增强而逐渐增大；并且摩尔消光系数也随取代基供电性的增强逐渐增强。闭环量子产率随取代基的吸电性的增强而增大，开环量子产率随着取代基的吸电性的增强而降低，噻吩5-位是丙二氰基的DT-18的具有最大的闭环量子产率(Φo-c=0.30)和最低的开环量子产率(Φc-o=0.046)。在这两个系列中噻吩5-位上是供电子取代基时，二芳基乙烯化合物在溶液中具有相对较强的荧光，并表现出良好的荧光开关性质；当噻吩5-位上为强吸电子取代基时，二芳基乙烯化合物则几乎没有荧光。噻吩5-位上不同的取代基因供/吸电子能力不同对二芳基乙烯化合物的电化学性质也具有显著影响，开环态的起始氧化电位要大于闭环态的氧化电位，除DT-4外。 5.研究了取代基位置效应末端苯环上取代基-Cl原子对噻吩联苯系列二芳烯的光电性能的影响。开环态和闭环态的最大吸收波长，摩尔消光系数以及闭环量子产率都随着氯原子的取代位置不同而有规律的变化，即邻位(DT-19)＜间位(DT-20)＜对位(DT-21)。引入氯原子能够有效的增加二芳烯的闭环量子产率。对位氯原子取代的二芳烯DT-21的闭环量子产率(0.49)远远大于未取代的二芳烯DT-22(0.26)。并且对荧光性质也有很大的影响，邻位氯取代的二芳烯可以提高化合物荧光量子产率，但降低了闭环量子产率。 6.研究了部分二芳基乙烯的热稳定性和抗疲劳性。在常温下，二芳基乙烯化合物皆表现出较好的热稳定性，但是在80oC时，连有吡咯基的二芳烯表现出较差的热稳定性；二芳基乙烯化合物在PMMA膜中表现出很强的抗疲劳性，在经过200次光致变色循环反应之后，12种化合物的吸光度仍保持在70％以上，但在溶液中抗疲劳性较差，经过50次循环之后，12种化合物的吸光度都有明显的下降趋势，双噻吩基噻吩-苯并噻吩二芳烯化合物具有优越的抗疲劳性。
二芳烯化合物;光电性质;热稳定性;芳杂环效应;取代基效应
南昌航空大学
硕士
应用化学
蒲守智;颜流水
2012
中文
O623.122
94
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）