吡唑啉和咔唑化合物的合成及其发光性能研究

论文摘要

本论文对吡唑啉和含有苯并噻唑基的咔哗化合物的合成、发光性能及量子化学计算进行了系统的研究。研究工作主要包括以下三方面内容。1.毗唑啉和含有苯并噻唑基的咔唑化合物的合成。本论文在查阅和总结相关文献的基础上,以芳香醛和芳香酮为起始原料,经过Claisem羟醛缩合、环加成反应、还原反应以及Sonogashira反应合成了三种新的吡唑啉化合物；另一方面,我们以咔唑为起始原料,经过乌尔曼反应、锂化反应、Wittig反应等合成出三种新的含有苯并噻唑基的咔唑化合物,并对目标化合物进行了’H NMR表征确认。2.目标化合物的发光性能研究。为了了解目标化合物的发光性能及其发光规律,本文研究了它们的紫外光谱、荧光光谱、荧光量子产率、荧光寿命、溶剂效应以及热稳定性等,探究了其分子结构、溶剂极性及溶液浓度对其光谱性质的影响。测定结果显示：目标化合物分子具有较强的荧光发射、较高的荧光量子产率,可以用作很好的电致发光材料；其在溶液环境中的最大紫外吸收峰的位置和最大荧光发射峰的位置都会随溶剂极性增大或溶液浓度的增大而发生轻微的红移。3.目标化合物的量子化学计算研究。本论文首先运用DFT B3LYP/6-31G（d,p）方法对一些目标化合物分子的基态结构进行优化；然后在此稳定构型的基础上对分子轨道特征和能级分布进行分析；再采用TD-DFT B3LYP/6-31G （d, p）方法计算其电子吸收光谱；最后采用单组态相互作用CIS/6-31G（d,p）方法优化化合物分子的最低单重激发态（S1）的几何结构,并在此稳定构型的基础上采用TD-DFT方法计算其荧光发射光谱。计算结果显示：用TD-DFT方法计算得到的电子吸收光谱数值和发射光谱数值与实验所得的紫外吸收光谱数值及荧光发射光谱数值基本一致。总之,本论文合成出一系列新的发光性能优良的化合物,并通过实验和理论计算的方法对它们的发光性能进行了比较系统的研究,研究结果显示实验值与理论值相一致,充分说明它们是一类具有潜在应用前景的有机电致发光材料。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 有机电致发光基本原理
• 1.3 有机电致发光器件的结构
• 1.3.1 单层器件
• 1.3.2 双层器件
• 1.3.3 三层器件
• 1.3.4 多层器件
• 1.4 有机电致发光材料的分类
• 1.4.1 电子传输材料
• 1.4.2 空穴传输材料
• 1.4.3 发光材料
• 1.5 本论文的主要研究内容及意义
• 第二章 吡唑啉化合物的合成和光谱研究
• 2.1 引言
• 2.2 反应原理
• 2.3 实验试剂和仪器
• 2.3.1 实验试剂
• 2.3.2 主要仪器
• 2.4 实验操作
• 2.4.1 试剂的纯化
• 2.4.2 查尔酮的合成
• 2.4.3 1,3,5-三芳基吡唑啉的合成
• 2.4.4 吡唑啉的偶联
• 2.4.5 吡唑啉的还原
• 2.5 实验结果和讨论
• 2.5.1 反应结果和表征
• 2.5.2 实验讨论
• 2.6 光谱性质研究
• 2.6.1 实验部分
• 2.6.2 结果和讨论
• 2.6.3 荧光量子产率
• 2.7 本章小结
• 第三章 咔唑化合物的合成和光谱研究
• 3.1 引言
• 3.2 反应原理
• 3.3 实验试剂和仪器
• 3.3.1 实验试剂
• 3.3.2 主要仪器
• 3.4 实验操作
• 3.4.1 试剂的纯化
• 3.4.2 9-（4-苯并噻唑基）-苯基咔唑的合成
• 3.4.3 9-（4-（2-苯并噻唑基）苯乙烯基）-9-咔唑的合成
• 3.4.4 9-（4-（4-苯并噻唑基）二苯乙烯基）-9-咔唑的合成
• 3.5 实验结果和讨论
• 3.5.1 反应结果和表征
• 3.5.2 实验讨论
• 3.6 光谱性质研究
• 3.6.1 实验部分
• 3.6.2 结果和讨论
• 3.6.3 荧光量子产率
• 3.6.4 荧光寿命
• 3.6.5 热稳定性分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 吡唑啉化合物的量子化学计算研究
• 4.1 基础理论与计算方法
• 4.2 计算结果与讨论
• 4.2.1 基态的几何构型
• 4.2.2 基态的前线轨道分析
• 4.2.3 电子吸收光谱
• 4.2.4 发射光谱
• 4.3 本章小结
• 第五章 咔唑化合物的量子化学计算研究
• 5.1 计算方法
• 5.2 计算结果与讨论
• 5.2.1 基态和激发态几何结构
• 5.2.2 基态的前线轨道分析
• 5.2.3 激发态的前线轨道分析
• 5.2.4 电离能和电子亲和势
• 5.2.5 电子吸收光谱
• 5.2.6 发射光谱
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录一 目标化合物的谱图
• 研究成果
• 致谢
• 个人简况及联系方式