8-羟基喹啉锂及其衍生物的电子结构和光学性质的理论研究

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1、第30卷第11期吉林化工学院学报Vol_3ONo．112013年11月JOURNALOFJILININ蛐TUTEOFCHEMEALTECHNOL0GYNOV．2013文章编号：1007—2853(2013)11-0010-038·羟基喹啉锂及其衍生物的电子结构和光学性质的理论研究刘鸿雁，李岩(1．吉林化工学院化学与制药工程学院，吉林吉林132022；2．吉林大学理论化学研究所，吉林吉林130023)摘要：采用DFT／／B3LYP方法，在6-31G$基组下，对8一羟基喹啉锂(LiQ)及其衍生物基态结构

2、进行优化．在基态几何优化基础上，用含时密度泛函理论(TD—DFT)计算吸收光谱．用CIS／631G方法优化8．羟基喹啉锂单体的s1激发态结构并计算其发射光谱．计算结果表明：在1位加上供电子基氨基和1，5位分别加上供电子基氨基与羟基对分子的二面角增大，表明加入供电子基会降低分子的共轭程度．吸电子基使得HOMO、LUMO轨道能量下降，能隙也是下降的，吸收光谱比8一羟基喹啉锂的红移．8一羟基喹啉锂发射与吸收光谱之间有108．43am的Stokes位移．关键词：8-羟基喹啉锂；密度泛函；分子轨道中图分类号：

3、TQ314文献标志码：A8．羟基喹啉锂是很好的蓝色电致发光材料，HOMO、LUMO轨道能级及能隙．以基态稳定构型已经有多人做了合成并对其做了表征还有发光特为基础，采用含时密度泛函(TD—DFr)理论进行吸性的研究¨引，已作为优良的光学材料深入研究并收光谱的研究．加以开发应用．发光材料的寿命和单色性与发光轨道分子图命名说明：UQ代表8-羟基喹啉材料的基态，激发态性质以及微观发光机制密切锂，LiQ—CN代表1位氰基取代衍生物，LiQ-NH2一相关．在LiQ的1、5位原子上引入取代基会影OH代表1，5位氨

4、基，羟基取代衍生物，以此类响其发光特性，引入的是给电子基还是吸电子基，推，见图1．直接决定着其后续衍生物在有机电致发光器件11(OLED)中作为空穴传输层材料或是空穴阻挡7RR层．8．羟基喹啉锂的衍生物可以作为光学材料应6用于光学器件的生产使用．因此Rl,2采用TD．DFT对LiQ及其衍生物的前线分子R：NH2,NRI：-CNR2：一cNRl：一NH2R2：一0H轨道和吸收光谱进行计算，分析了取代基对前线分子轨道和吸收光谱的影响，以期望为新型有机图18一羟基喹啉锂及其衍生物分子模型电致发光材料分子结

5、构设计与合成提供理论依据．2结果与讨论1计算模型与方法2．1基态几何构型用DFT／B3LYP方法，在6—31G：l：基组上，优运用Gaussian03量子化学程序包，DFT／／B3化得到基态构型的一些主要的结构参数见表1～LYP／6．31G{方法对8．羟基喹啉锂及其衍生物的2．基态分子结构进行优化，，得到基态稳定构型，收稿日期：2013-08—11作者简介：刘鸿雁(1973．)，女，吉林省吉林市人，吉林化工学院讲师，主要从事物理化学方面的研究第11期刘鸿雁，等：8一羟基喹啉锂及其衍生物的电子结构和光

6、学性质的理论研究11表18-羟基喹啉锂及1位取代衍生物的图3为采用B3LYP／6．31G方法优化得到的键长、键角、二面角各个基态分子的前线分子轨道能级及HOMO与LUMO的能隙．从图中可以看出供电子基使配合物的HOMO，LUMO轨道能量均升高，空穴注入能力增强，电子注入能力减弱．吸电子基使配合物的HOMO，LUMO轨道能量均降低，空穴注入能力减弱，电子注入能力加强．氰基取代的8-羟基喹啉锂的衍生物的总能隙比8一羟基喹啉锂的减小，导表28-羟基喹啉锂及其1、5位取代衍生物的电能力增强，预示着吸收波长将

7、发生红移．氨基和键长、键角、二面角羟基取代时，由于羟基的影响使总能隙降低，导电能力增强，HOMO，LUMO能隙减小．而氨基取代，HOMO，LUMO能隙比8一羟基喹啉锂增大，吸收波长蓝移．手LUUMO—T．LUMO0040。蒸。M---J~蓦--HOM。由表1～2的数据可知，各取代基对其键长键角的影响很小，吸电子基使IJi—N，Li—O键长略增，供电子基使Li—N，Li—O键长略缩短．加氰基和两个氰基的对二面角影响不大，几乎都在一个平面．在1位加氨基和1，5分别加氨基与羟基的图38-羟基喹啉锂及其衍生

8、物前线分子对二面角有较大影响．结果表明供电子基能够影轨道能级示意图响分子的共轭程度，使共轭程度减小．2．3吸收光谱2．28一羟基喹啉锂及其衍生物的分子轨道成分分析在基态几何的基础上，用TD．DFT方法，在发光材料的基态构成，电子跃迁，能量转移机B3LYP／6-31G水平上对吸收光谱进行计算所得理等对发光效率具有重要的影响J．为了探索8一数据见表3．羟基喹啉锂及其衍生物的电子跃迁实质，以表38一羟基喹啉锂及其衍生物的跃迁能、吸收光谱、B3LYP／6—31G：l：优化得到