分子内电荷转移吩噁嗪衍生物的合成及溶致变色效应的研究

在钯催化剂条件下,2-(4-溴苯基)-1-苯基-1H-苯并咪唑(PPBI-Br)和吩噁嗪(PXZ)反应合成新型分子PPBIPXZ。采用核磁和质谱表征PPBI-PXZ的结构,紫外-可见光谱和荧光发射光谱探究其光物理性质,热重分析其热稳定性。量化计算结果表明:PPBI-PXZ分子的最高已占有轨道(HOMO)主要分布在供体PXZ部分,最低未占有轨道(LUMO)则分布在受体PPBI部分,供体和受体间的二面角达87.0°,电荷转移量0.891,S1态与T1态能级差计算值为0.28eV。在正己烷、甲苯、乙酸乙酯、二氯甲烷和乙腈5种极性递增的溶剂中,PPBI-PXZ在370nm附近出现吸收肩峰,其最大发射波长从419nm红移至577nm。这种显著的溶致变色现象展现了扭曲分子的分子内电荷转移(TICT)的特征。

2,9-二正丁基-1,10-菲咯啉双核铜(Ⅰ)配合物的合成、晶体结构及光学性质

以2,9-二正丁基-1,10-菲咯啉(dnbp)和碘化亚铜为原料,在四氢呋喃溶液中反应合成了一种新型中性双核铜(Ⅰ)配合物[CuI(dnbp)]2。采用X射线单晶衍射、核磁共振氢谱、紫外-可见吸收光谱表征其结构,荧光光谱测定其发光性能。结果表明:该配合物分子由两个Cu(Ⅰ)离子通过两个碘离子桥联形成畸变的菱形Cu2I2核心和dnbp螯合配体构成,配合物中I—Cu—I的夹角较小(106.08°),两个Cu(Ⅰ)离子的距离很长(0.319 4 nm),表明它们的相互作用可以忽略。上述结构的特征主要由dnbp配体大的空间位阻造成。配合物晶体属于三方晶系,空间群为R-3,晶胞参数a=4.404 14(11)nm,b=4.404 14(11)nm,c=1.085 92(4)nm,γ=120°,V=18.241 1(9)nm3。配合物在二氯甲烷溶液中出现350～500 nm的吸收峰,归属于金属离子到配体的电荷转移跃迁(MLCT)。室温下,当激发波长为365 nm时,其最大发射波长为653 nm,发光寿命为3.1μs,光致发光量子产率为0.013。发光机制属于金属离子和卤素到配体电荷转移激发态的磷光发射。低温下,配合物最大发射波长蓝移至645 nm,发射峰变窄。

萘酰亚胺类电荷转移化合物能隙的理论研究

采用TD-DFT的最优Hartree-Fock(HF)交换方法,计算以1,8-萘酰亚胺为受体(A),9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶、吩噁嗪等为给体(D)构建的12种分子内电荷转移化合物的最低激发单重态和最低激发三重态的能级差(ΔEST),并探寻降低ΔEST的方法.结果表明:D-A型分子比相应的D-苯桥-A型分子具有更低的ΔEST.增加D与A间的扭曲二面角(空间位阻)和提高D的给电子能力能够有效地降低D-A型分子的ΔEST.计算发现4-(9,9-二甲基-9,10-二氢吖啶)-N-苯基-1,8-萘酰亚胺(4b)和4-(吩噁嗪)-N-苯基-1,8-萘酰亚胺(5b)的ΔEST分别为0.01和0.02 e V,它们的起始荧光波长分别为575 nm和621 nm,垂直激发的振子强度分别是0.0002和0.0025.这两种化合物有望成为发橙红光和红光的热激活延迟荧光材料.