噻吩或吲哚并吩嗪衍生物的合成及超分子组装性质的研究

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1、——————————————————————————噻吩或吲哚并吩嗪衍生物的合成及超分子组装性质的研究——————————————————————————SynthesisandSupramolecularSelf-assemblyPropertiesofThiophene/Indole-fusedPhenazinesDerivatives——————————————————————————作者姓名：宋小贤专业名称：有机化学研究方向：功能有机材料指导教师：王悦教授学位类别：理学博士培养单位：化学学院论文答辩日期：2018年05月27日授予学位日期：年月日论文评阅人：

2、答辩委员会组成：姓名职称工作单位姓名职称工作单位盲审专家正高级北京大学主席闫东航研究员长春应化所盲审专家正高级山东大学委员谢志元研究员长春应化所盲审专家正高级中科院上海高等研究院王利祥研究员长春应化所韩艳春研究员长春应化所张红雨教授吉林大学摘要论文题目：噻吩或吲哚并吩嗪衍生物的合成及超分子组装性质的研究作者：宋小贤指导教师：王悦教授专业：有机化学摘要基于有机π-共轭分子自组装的一维功能纳微米结构，由于其特有的高纵横比、加工成本低、与易弯曲和轻质基底的相容性以及可大面积制造等优势，已发展为先进材料和智能微型器件中重要的构筑模块。此外，有机纳微米材料可以通过合成新的分子

3、和控制结构的大小、形状，展现出多种多样的可调节的光电特性，为多功能应用提供了必要的条件。为实现有效构筑具有特定结构和功能的有机纳微米材料，我们需要进一步致力于这一领域的探索，尤其是分子、组装、结构和性质之间的关系。得益于目前的研究状况，我们已经知道有机功能纳微米材料的性能强烈依赖于它的组装结构形态，而分子间非共价相互作用扮演着决定超分子组装结构的重要角色，因此实现分子间非共价键的精确调控是推进有机纳微米材料向前发展的根本。设计开发具有多种类型相互作用的分子自组装体系，并通过合理的分子结构裁剪来调节分子间相互作用的类型和强度，将有利于深入理解分子组装过程和结构依赖效应

4、，明确从分子结构到自组装功能纳微米结构的设计原则。本论文的研究工作主要从有机功能分子的设计合成出发，利用超分子化学的非共价键相互作用，探讨有机共轭分子结构与超分子组装间的关系。合成了卤素和烷基链取代的噻吩或吲哚并吩嗪衍生物，并作为分子自组装研究的对象开展了四部分研究工作。这一体系的设计基于以下几个方面考虑：（ⅰ）由刚性π-共轭骨架和两个柔性侧链组成的线圈-平板-线圈型结构可促进分子的各向异性组装；（ⅱ）富电子的噻吩或吲哚与缺电子的吩嗪组成的平面π-共轭核的D-A特征可能提供期望的光电子功能；（ⅲ）由烷基链、卤素和硫原子修饰的大π-共轭平面可能提供分子间范德华、CH…

5、π、π…π、氢键、S…S和卤键等相互作用作为超分子自组装的驱动力；（ⅳ）具有丰富的非共价相互作用的分子体系为我们深入理解超分子组装机理提供了机会。利用这一系I吉林大学博士学位论文列分子我们系统地研究了分子结构调整（取代基的改变）如何影响分子间非共价相互作用，以及分子堆积形式与组装聚集体的结构和性质的关系。1、第二章，我们合成了四种不同卤素（F，Cl，Br，I）取代的2-己基噻吩（α位）并吩嗪衍生物，并以它们为构筑基元制备了一维发光纳微米材料，研究了这一系列材料的组装形貌及超分子结构。研究发现这一系列化合物表现出独特的卤素依赖的一维自组装性质。当四种卤素取代基依次从F

6、变化到I时，基于该类分子的一维组装结构形貌发生了显著的变化：从扭曲结构到直线形再到锯齿形。通过单晶结构研究和理论计算证明，当卤素取代基按照F-Cl-Br-I次序变化时，该类有机分子的非共价相互作用显示了强烈的卤素依赖特性，这种依赖特性使不同卤素取代的分子具有不同的分子堆积结构进而导致不同的一维自组装特性。需要指出的是，锯齿形的一维有机发光纳微米组装结构属于首次被报道，形成这种特殊组装形貌的推动力是Br-或I-取代的分子以特定晶面为对称面的连续聚集结晶导致的超分子组装行为。我们因此开发了一种有效的构筑新型微纳米材料的策略，即通过改变卤素取代基调节一维有机纳微米材料的几

7、何形状。2、第三章，我们分别以F-和Cl-取代的二噻吩（α位）并吩嗪为骨架，通过合成手段得到了不同长度烷基链（CnH2n+1，n=4，5，6，7，8）取代的两个系列化合物（简称X-n,X=F，Cl），并以它们为构筑基元制备得到了具有多种结构的有机发光纳微米材料，系统研究了烷基链长度对这两个系列化合物自组装性质的影响。特别的是，化合物F-5通过简单的溶液挥发法组装形成了独特的具有十字交叉形网络结构的发光纳微米线，其他F-n化合物随烷基链的增长，优势生长逐渐由一维扭曲形到平直形。Cl-n化合物表现出更为显著的烷基链长度依赖的自组装特性，随化合物烷基链长度的增加，依次