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含噻咯的炔基芳香聚合物的合成及其光电性能研究

作　者: 何振华
导　师: 王成云
学　校: 华东理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 噻咯 乙炔基块 咔唑 芴 聚合物 密度泛函方法 2,1,3-苯并噻二唑
分类号: O633.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本文以咔唑为原料,经碘化和N烷基化形成N-已基-3.6-二碘咔唑,再以丁炔醇为炔基化试剂发生Sonogashira偶联,碱促进下裂解生成N-己基-3,6-二乙炔基咔唑,总产率45%。同时,以类似的方法还合成了2,7-二乙炔基-9.9’-二己基咔唑,总产率为39%。并经1H NMR、13C NMR和HRMS确认了反应产物及其中间体的分子结构。利用Tamao-Yamaguchi法合成了2,5-二溴-1,1-二甲基-3.4-二苯基噻咯,并通过解析1H和13C谱,确认了其结构。利用Sonogashira偶联反应合成了噻咯-二乙炔基咔唑PS-DyCz和噻咯-二乙炔基芴聚合物PS-DyF,总产率分别为37%和40%。聚合物PS-DyCz和PS-DyF分子量分别为Mn=4562 Da,Mw=12045 Da；Mn=14277 Da,Mw=38266 Da,聚合度分别为8,22。PS-DyCz和PS-DyF对热都很稳定,分解温度分别是319°C和341℃。PS-DyCz和PS-DyF的最大吸收峰分别为380、467 nm和391、418 nm;最大发射峰分别为542、569 nm和429、460 nm；基于紫外吸收边缘估算光学能带隙分别是2.25和2.70 eV。在B3LYP/6-31G*水平上的DFM计算表明HOMO轨道上电子确实主要分布在乙炔芳香环和噻咯环,而LUMO轨道上电子主要离域在噻咯环和乙炔基。以对二溴苯为原料和三甲基硅基乙炔为炔基化试剂,经Sonogashira偶联并脱三甲基硅基合成了对二乙炔基苯。控制原料的摩尔比合成了单取代的芴和咔唑。利用硅胶催化法高效地合成了二溴咔唑,产率高达97%。通过四步合成了低能带隙的4,7-二噻吩苯并噻二唑,并用NBS单溴化得到4-(5-溴-2-噻吩)-7-(2-噻吩)-2,1,3-苯并噻二唑。以上化合物的结构均通过1H和13C谱确认了化学结构。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 前言  9-28
  1.1 噻咯类化合物概述  9-25
    1.1.1 噻咯类化合物的结构性能  9-17
    1.1.2 噻咯类化合物的合成  17-22
    1.1.3 噻咯类化合物的应用  22-25
  1.2 咔唑与芴及衍生物的应用  25-27
  1.3 课题的提出  27-28
第2章 噻咯-二乙炔基咔唑聚合物PS-DyCz的合成和性能测试  28-46
  2.1 引言  28
  2.2 合成路线  28-29
    2.2.1 N-己基-3,6-二乙炔基咔唑单体的合成  28
    2.2.2 2,5-二溴-1,1-二甲基-3,4-二苯基噻咯单体的合成  28-29
    2.2.3 聚合物PS-DyCz的合成  29
  2.3 实验部分  29-34
    2.3.1 仪器与试剂  29
    2.3.2 合成  29-34
  2.4 结果与讨论  34-45
    2.4.1 分子设计与合成  34
    2.4.2 目标化合物的核磁与质谱表征  34-39
    2.4.3 聚合物PS-DyCz的性能测试  39-45
  2.5 本章小结  45-46
第3章 噻咯-二乙炔基芴聚合物PS-DyF的合成与性能测试  46-62
  3.1 引言  46
  3.2 合成路线  46-47
    3.2.1 2,7-二乙炔基-9,9'-二己基芴单体的合成  46
    3.2.2 聚合物PS-DyF的合成  46-47
  3.3 实验部分  47-50
    3.3.1 仪器与试剂  47
    3.3.2 合成  47-50
  3.4 结果与讨论  50-61
    3.4.1 分子设计与合成  50-51
    3.4.2 日标化合物的核磁表征  51-53
    3.4.3 Sonogashira偶联反应的机理  53-55
    3.4.4 聚合物PS-DyF性能测试  55-61
  3.5 本章小结  61-62
第4章 其他化合物的合成工作  62-75
  4.1 对二乙炔基苯的合成  62-65
    4.1.1 1,4-二(三甲基硅乙炔基)苯的合成  62
    4.1.2 1,4-二乙炔基苯的合成  62-63
    4.1.3 化合物谱图表征  63-65
  4.2 芴和咔唑类化合物的合成  65-70
    4.2.1 2-碘-9氢芴的合成  65-67
    4.2.2 2-碘-9,9'-二己基芴的合成  67
    4.2.3 3-碘咔唑的合成  67-69
    4.2.4 3,6-二溴咔唑的合成  69-70
  4.3 苯并噻二唑类化合物的合成  70-74
    4.3.1 2,1,3-苯并噻二唑的合成  70
    4.3.2 4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑的合成  70-72
    4.3.3 噻吩硼酸嚬哪酯的合成  72-73
    4.3.4 4,7-二(2-噻吩)苯并噻二唑的合成  73
    4.3.5 4-(5-溴-2-噻吩)-7-(2-噻吩)-2.1.3-苯并噻二唑  73-74
  4.4 本章小结  74-75
第5章 结论  75-76
参考文献  76-82
致谢  82-83
附录  83

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 杂链聚合物 > 杂环链聚合物（链上含有杂环的聚合物）
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