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吩噻嗪类小分子发光材料的合成及发光性能研究

周若楠  
【摘要】:有机小分子发光材料因其色域广、结构易修饰等诸多优点,在多个领域得到广泛应用。然而,由于平面型小分子发光材料,分子间易产生强的π-π作用,影响了发光性能,因此在一定程度上限制了其发展。吩噻嗪(PTZ)基团具有蝴蝶型的非平面构造,能有效抑制分子间面和面的π-π堆积。本论文对吩噻嗪母体进行修饰制备新型吩噻嗪类非平面型发光材料,研究其发光性能。在第二章中,吩噻嗪与平面基团(喹啉、芘及咔唑)相连,得到小分子发光材料PZQ、PZPR、PZCEt,然后氧化PZPR、PZCEt得到对应化合物POPR、POCEt,研究了它们的发光性能。对于PZQ化合物,荧光发射光谱及Δν-Δf的关系图表明,随着溶剂极性增大,发射峰红移了99 nm,表现出明显的ICT特性。此外,PZQ还展现出了压致变色性能。PZQ原始固体发射峰分别位于418 nm、520 nm附近。研磨后固体虽然发射峰位置没有改变,但是相对强度具有较大的改变。PZQ固体在418 nm处的寿命为纳秒级,在520 nm处寿命为微秒级。近一步研究该性质表明研磨后的固体可自恢复到初始状态。分析晶体结构可知,PZQ这种非平面构造能有效的抑制分子面-面间强的π-π相互作用。研究PZPR、PZCEt、POPR、POCEt的发光性能,结果显示在固体状态下,POPR和POCEt相较于PZPR、PZCEt荧光发射光谱蓝移,说明吩噻嗪被氧化后,对荧光的发射行为产生了较大的影响。在第三章中,以氧化吩噻嗪为拉电子基团,咔唑为给电子基团,分别以苯环、吡啶、嘧啶为桥联基团,设计合成了D-π-A结构化合物POPC、POPYC和POPMC,并研究其发光性能。结果表明通过引入不同的桥联基团,有效调控了分子的电荷转移和磷光发射。随着溶剂极性的增加,POPC、POPYC、POPMC的发射峰分别红移65 nm、42 nm、60 nm,其斜率分别为11249.02 cm~(-1)、7193.23 cm~(-1)和10798.05 cm~(-1),说明POPC的电荷转移能力较其他两个化合物更强。在固体状态下,POPC荧光发射峰位于370 nm,室温磷光发射主峰位于511 nm(2.70 ms);POPYC固体的发射峰位于401 nm、421 nm,室温磷光发射主峰位于516 nm(36.15 ms);POPMC固体的发射峰分别位于397 nm、492 nm,室温磷光发射主峰位于492 nm(2.63 ms)。在第四章中,设计合成以羰基为桥联基团的吩噻嗪类化合物PZCOC、PZCOPF、POCOC、POCOPF。对四个化合物进行结构表征,并研究了其发光性能。结果表明PZCOC和PZCOPF随着溶剂极性的增加,荧光发射峰红移,展现出ICT特性。由计算结果表明,PZCOC的HOMO主要集中在咔唑环上,LUMO主要集中在羰基上。在固体状态下的荧光、室温磷光光谱表明,PZCOC荧光发射峰分别位于347 nm、383 nm、406 nm,室温磷光发射峰位于为529 nm、656 nm(10.49 ms)。PZCOPF荧光发射峰分别位于446 nm、509 nm,室温磷光发射峰位于509 nm(15.81 ms)。


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