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本论文发展了一系列新颖的线性和星状刚性联三吡啶配体以及基于芴炔的星状共轭分子。通过对这些化合物在溶液和固体薄膜状态下的光物理以及电化学性质的研究,我们详细地考察了其结构与性能的内在关系,并研究了刚性联三吡啶配体在金属离子作用下的自组装行为以及芴炔的星状共轭分子在有机发光二极管方面的应用。
在本论文的第一部分,我们设计了一系列线性、星状的刚性2,2’;6’,2”-联三吡啶配体,通过Suzuki、Sonogashira、Wittig偶联反应,以较高的产率合成了这类配体。这类合成方法尤其适用于多结合位点配体的合成,不但精简了传统方法所采用的合成步骤、提高了产率,而且便于分离。同一官能团可以采用三种不同偶联方式对联三吡啶母体化合物进行修饰,引入不同共轭片段得到目标化合物,因而很容易调节这类配体的光物理性能。在这一系列配体中,我们引入了烷基取代的芴和三聚茚,不但增加了配体的溶解性,而且使配体对光的吸收能力大幅度提高,并观察到这类配体在溶液状态下发射较强的蓝光。
利用这类配体与过渡金属离子的作用,不但可以得到线型和星状的多核金属寡聚物,而且可以组装成线型和超枝化的金属聚合物。由于其刚性共轭的结构,因而便于研究这类材料在光作用下能量和电荷的传输过程。我们初步研究了这类刚性配体与Ru<2+>的自组装行为以及络合物在稀溶液中的光物理性质。
在论文的第二部分工作中,我们首先采用连续的保护与脱保护的方法通过Sonogasllira反应得到一系列寡聚芴炔的前体,然后采用会聚式的策略合成了一系列单分散的以三聚茚为核的星状寡聚芴炔衍生物。这类化合物具有良好的溶解性、优良的成膜性和很高的热稳定性。通过改变分子中桥联片段的共轭长度,能够有效调节它们的光物理性质。随着分子共轭链长度的增加,这一系列化合物的发光波长可以红移至蓝光区,薄膜的PL量子效率、玻璃化转变温度均得以显著提高。通过与线性的寡聚芴炔模型化合物比较,这类具有星状三维空间结构的化合物表现了独特的光物理和电化学性质。