N1取代基结构对菲并咪唑荧光色纯度的影响.pdf

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1、Vo1．35高等学校化学学报No．32014年3月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES505～510N1取代基结构对菲并咪唑荧光色纯度的影响王志明，宋晓慧，李辉，冯颖，路萍(1．沈阳工业大学石油化工学院，辽阳111003；2．吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室，长春130012)摘要以1，2-二苯基菲并咪唑(PPI)为模型化合物，通过改变N1苯环上取代基结构制备了2类PPI衍生物，并采用核磁共振谱对其化学结构进行了确认．通过对PPI及其衍生物的单分子荧光光谱精细结构的分析，比较了取代基位置和

2、结构的变化对菲并咪唑类化合物荧光过程中发射主峰精细振动结构及所占比例的影响．其中，N1链接苯环中R4位的取代基效应最显著，当引入推电子或弱的吸电子取代基时，菲并咪唑类衍生物的低能级发射比例降低，荧光色纯度提高；当引入强吸电子取代基时，低能级发射比例增加，光谱半峰宽加大．本文结果为菲并咪唑基“蓝光”材料的设计提供了一定数据的支持与科学依据．关键词菲并咪唑；取代基；荧光；分峰光谱；色纯度中图分类号0626；0641文献标志码A有机光电功能材料经过近30年的发展，在新材料的设计、器件制备与工艺优化和光电转换理论等方面都取得了长足进步，综

3、合性能优异的红色和绿色荧光材料被不断报道并应用于产品研发，而蓝色荧光材料由于存在带隙与载流子注人／传输平衡的矛盾，导致其发展相对缓慢卫．菲并咪唑(PI)作为一类新型的蓝色荧光材料的构筑基元，由于杂环中2种不同杂化形式的N原子导致其电子空穴势垒相对较低，而菲平面的V型构象导致PI禁带相对较宽，在一定程度上解决了蓝光材料的内在矛盾．另外，菲并杂环具有较大的平面结构，能够有效地保证PI基元较高的光热稳定性、荧光量子产率和载流子的迁移效率；另外，PI基元结构易于合成、制备成本低且修饰灵活性高，使其在未来商业化材料领域展现出广阔的应用前景，

4、特别是在蓝光材料制备领域的研究与应用价值，正在逐步受到重视．目前，根据蓝光材料的色纯度(根据色坐标CIE值不同)与用途可以将其主要分为4类：即“饱和型”(CIE

5、型”和“深蓝型”)~8_、磷光材料或白光器件的掺杂母体(“母体型”和“白光型”)中的应用潜力已经被逐步开发出来，但这些PI类材料的制备过程具有一定的经验性和盲目性，缺乏系统“构效”理论指导．本课题组最早报道了PI作为潜在高效率“双极性”蓝色荧光构筑基元的工作，并发展了一系列材料体系．8I9'J．通过对大量衍生物化学结构与光谱信息的比较发现，PI中N1，c2位的取代基效应远高于菲环结构．其中，c2位取代基由于参与分子前线轨道的形成，所以对化合物的发光峰位有决定性作用，受到广泛关注’“J．N1位取代基对化合物发光性能的影响虽远低于C2

6、位，J，但由于紧邻发光中心，其对发光过程的影响也不容忽视．本文选择1，2一二苯基菲并咪唑(PPI)为模型化合物，通过改变N1苯环上取代基的位置和结构，系统探讨了Nl取代基对化合物单分子荧光光谱精细结构的影收稿日期：2013-07—26．基金项目：国家自然科学基金(批准号：51203091)和辽宁省博士启动基金(批准号：20131084)资助．联系人简介：王志明，男，博士，副教授，主要从事光电功能材料方面的研究．E-mail：wangzhm1983@163．12ore高等学校化学学报响，为菲并咪唑基“蓝光”材料的设计提供了一定数据支

7、持与科学依据1实验部分1．1试剂与仪器菲醌、苯甲醛、乙酸铵及各种芳香胺为Aldrich公司产品；常用溶剂购于北京化学试剂厂或天泰化学试剂厂；反应所用溶剂冰醋酸未经纯化直接使用．德国布鲁克公司NMR—AVANCZ500型核磁共振波谱仪；美国PE公司Lambda系列紫外一可见分光光度计和LS-45／55型荧光分光光度计．1．2实验过程目前，全芳基菲并咪唑的合成多采用化学“一锅法”制备，本文选择菲醌、苯甲醛、醋酸铵和芳香胺为反应底物，冰醋酸为溶剂，在氮气保护下，于120oC反应2h后搅拌过夜．将醋酸混合物加水搅拌至有沉淀析出，过滤，用醋

8、酸水溶液(体积分数50％)洗涤多次后得到固体，经柱层析提纯得到目标化合物，其结构、合成路线及表征数据详见图1、表1和本文支持信息．。一毽嚷强F。霹咄3n—PPI4Fl—PPIH0一N．PPI心N}{2or0：NNorHOOC—《NH：jBr。H●，