基于并噻吩的共轭环状大分子的设计及合成.pdf

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1、硕士学位论文基于并噻吩的共轭环状大分子的设计及合成DESIGNANDSYNTHESISOFTHIENO[3,2-B]THIOPHENE-BASEDCONJUGATEDCYCLICMACROMOLECULES张方圆哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O61学校代码：10213国际图书分类号：546密级：公开理学硕士学位论文基于并噻吩的共轭环状大分子的设计及合成硕士研究生：：张方圆导师：：刘志刚副教授申请学位：：理学硕士学科：：无机化学所在单位：：化工与化学学院答辩日期：：2018年6月授予学位单位：:哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O61U.D.C:546Dissertat

2、ionfortheMasterDegreeinChemistryDESIGNANDSYNTHESISOFTHIENO[3,2-B]THIOPHENE-BASEDCONJUGATEDCYCLICMACROMOLECULESCandidate：ZhangFangyuanSupervisor：AssociateProf.LiuZhigangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：InorganicChemistryAffiliation：SchoolofChemistryandChemicalEngineeringDateofDefenc

3、e：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnologyI哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要有机共轭环状大分子在有机电子学中存在巨大的应用价值，例如：有机太阳能电池（OPV）、有机发光二极管（OLED）、有机场效应二极管（OFET）等，主要因为其以下优点：（1）有机化合物材料成本低，质量轻，易加工制造；（2）易调节分子结构来改善材料性能；（3）分子共轭性好，平面性好，面对面堆积，利于载流子传输。尽管共轭环状大分子的应用优点明确，近年来引起了大家广泛的关注及研究兴趣，但是目前为止报道很少，主要因为此类分子，合成困难，

4、产率低，所以发展受到限制。并噻吩拥有更大的π共轭平面，推测以并噻吩为单元合成的分子会有更加优异的光电性能。为此，本论文通过并噻吩单元构建环状功能性化合物为目标，设计2条合成路线并尝试了对三个目标化合物TM-1、TM-2、TM-3的合成。通过不断优化实验条件，选择反应类型，确定了最优路线，一共涉及到17步反应，10种不同的反应类型，包括脱羧反应、亲核取代反应、卤代反应、偶联反应、Suzuki偶联反应、脱双三异丙基硅、双边溴化反应、双边溴迁移反应、Stiller偶联反应等。其中通过调节柔性链长度来改善共轭体系的溶解性，实验表明由十二烷基C12H25取代的比正丙基C3H7取代的共轭芳香骨架溶解性有显

5、著提高。而后，经stiller偶联，尝试合成了目标化合物TM-1，通过核磁共振氢谱初步判断为目标化合物TM-1。最后根据密度泛函理论（DFT）的计算，得出这三个分子均具有良好的平面性，且随着氰基个数的增加前线轨道能级降低。醌式结构化合物TM-3表现出最窄带隙，为0.81eV。这项研究丰富了有机共轭环状分子的种类，为合成更多种类的共轭环状分子提供了必要的参考价值。关键词：共轭环状分子；并噻吩；多环芳烃I哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractTheorganicconjugatedcyclicmacromoleculeshavegreatpotentialtobeusedinorganic

6、electronics,suchas,organicphotovoltaics（OPVs）,organiclight-emittingdiodes（OLEDs）andorganicfieldeffecttransistor（OFETs）.Itismainlyduetotheirfollowingadvantages:（1）organicmaterialsarelowincost,lightinweightandeasytoprocess;（2）photoelectricpropertiesofsuchconjugatedmaterialscanbeeasilytunedbyintroducin

7、gvaryfunctionalgroups;（3）chargecarriertransportationismucheasier,duetotheconjugatedplanarbackboneandintermolecularπ-πinteractions.Althoughsuchconjugatedcyclicmacromoleculeshaveattractedwideattentionan