苝酰亞胺類物質(zhì)的研究進展

年易學老難成，一寸光陰不可輕-百度文庫：苝酰亞胺的研究進展3.1.1水溶性的苝酰亞胺類物質(zhì)的研究進展從Kardos在1913年合成第一個苝系衍生物以來,人們開始對苝系衍生物的合成進行了多方面的探討。大多數(shù)苝酰亞胺化合物以其難溶性而著稱，對于如何提高苝二酰胺的溶解性，一直是研究的熱點之一。對于如何提高苝二酰胺的溶解性研究者們一般采取兩種方式解決，其一是Langhals教授提出，在酰亞胺的氮原子上引入增溶性的基團，這樣得到的分子在吸收和發(fā)射特征上沒有明顯的分別，這是由于酰亞胺基團的氮原子上產(chǎn)生的HOMO和LUMO軌道的節(jié)點（node）減弱了苝核同與氮相連的取代基的耦合作用。其二就是BASF公司的Seybold教授首次提出的在海灣處（bay-area）引入取代基，即在苝四羧酸二酐和苝四羧酸二酰亞胺的1,7或1,6,7,12位上引入增溶性取代基團。2003年，D.Y.Yan等人將低聚的分子與苝核連接在一起，得到了溶解性良好的關(guān)于苝系的聚合物。2006年，H.Tian等人又將與苝相連的聚合物鏈的長度加長，得到了溶解性更好，光電性質(zhì)良好的苝系衍生物進而可以應(yīng)用于太陽能電池領(lǐng)域。2008年Y.J.Shen等人又將含硫原子的雜環(huán)長鏈接在了酰亞胺的位置，同樣得到了溶解性、電化學性質(zhì)都良好的有機多功能分子。圖基丁花酰亞胺的羅合物分子2009年，S.Icli等人又將上述苝系衍生物的燕尾形的擴展為用氮連接的長的脂肪鏈，同樣的增加了苝系衍生物的溶解性，并研究了它們的光物理性質(zhì)和電化學性質(zhì)，進一步擴大了苝系衍生物的數(shù)量。2007年P(guān).A.Troshin等人將苝酐水解變成羧酸鹽進而變?yōu)轷?，同樣可以改善此類化合物的溶解性，這種化合物的光物理性質(zhì)和電化學性質(zhì)使其成為有機光轉(zhuǎn)換材料。2009年H.Z.Chen等人又將苝酐的一側(cè)做成酰亞胺的形式，另一側(cè)水解成酯的形式.同樣使得化合物具有良好溶解性。二：苝酰亞胺類物質(zhì)的應(yīng)用難點、熱點以及前景舉例3.2.1苝酰亞胺類物質(zhì)的研究熱點苝酰亞胺類化合物作為一類有機功能性染料,由于具有化學、熱和光穩(wěn)定性較好,吸收光譜范圍較寬以及熒光量子產(chǎn)率較高的特點,除了在傳統(tǒng)的染(顏)料行業(yè)中繼續(xù)發(fā)揮作用外，還被廣泛應(yīng)用于有機光導材料、有機電致發(fā)光材料、液晶顯示材料、激光染料、化學發(fā)光色素、染料敏化太陽能電池和分子開關(guān)等領(lǐng)域。近幾年來，這幾個領(lǐng)域的研究成為苝酰亞胺類物質(zhì)研究的熱點。在光電轉(zhuǎn)化研究領(lǐng)域里，含羧基的酰亞胺類化合物能與半導體如二氧化鈦形成Dye-COO-Ti橋鏈結(jié)構(gòu)，這樣能較好地實現(xiàn)從染料到半導體的分子間光致電子轉(zhuǎn)移，提高了光電轉(zhuǎn)化效率。在單分子熒光成像中，含羧基的酰亞胺類化合物能直接參與聚合反應(yīng)得到具有熒光標記的聚合物。但由于其溶解性不高，很大程度上阻礙了此類化合物的進一步應(yīng)用。如何提高苝酰亞胺物質(zhì)的溶解性，以使其更好的應(yīng)用于上述領(lǐng)域,也是研究的熱點之一。3.2.2苝酰亞胺在噴墨打印技術(shù)上的應(yīng)用難點以及前景苝酰亞胺具有良好的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、光化學及光物理穩(wěn)定性，早期作為工業(yè)染料和顏料使用。近年來，花酰亞胺化合物在照相制版工藝、激光染料、太陽能電池材料、液晶材料、有機場效應(yīng)管、發(fā)光材料等諸多領(lǐng)域均有廣泛的研究和應(yīng)用。隨著噴墨打印技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的不斷擴大，對噴墨打印圖畫的質(zhì)量要求越來越高。對于應(yīng)用在惡劣氣候環(huán)境中的噴墨打印圖畫，一般要求其具有優(yōu)良的耐候性，具體來說就是有良好的抗紫外(UV)、抗臭氧(O3)、抗酸堿氣體和微塵顆粒的性能。鑒于苝酰亞胺顏料具有優(yōu)良的抗UV、抗O3能力，近年來國外對其在噴墨打印領(lǐng)域作為耐候性噴墨染料的應(yīng)用研究也逐漸發(fā)展起來，但是尚沒有可商業(yè)化的苝酰亞胺染料。由于苝類化合物普遍存在溶解性較差的問題，要將苝酰亞胺染料應(yīng)用到噴墨墨水中，首要解決的問題就是如何提高染料的溶解度，同時，染料型噴墨墨水相對于顏料型墨水來說有色彩鮮艷飽、成本低廉的優(yōu)點。因此，開發(fā)可溶性的苝酰亞胺染料應(yīng)用于噴墨打印墨水中具有很好的市場前景。近年來國內(nèi)噴繪市場上高品質(zhì)耐候噴墨打印需求幾乎被國外原裝進口墨水所壟斷.開發(fā)耐候性的噴墨染料不僅可以滿足巨大的國內(nèi)市場需求.而且具有很高的戰(zhàn)略意義。3.2.3含苝酰亞胺衍生物太陽電池材料的應(yīng)用難點以及前景近年來.苝酰亞胺衍生物在有機光電功能材料的應(yīng)用方面?zhèn)涫懿毮?，已?jīng)廣泛地應(yīng)用于有機太陽電池、光導體、電致發(fā)光、自組裝及生物熒光探針等領(lǐng)域。這一方面是由于苝酰亞胺類材料具有良好的光、熱和氣候穩(wěn)定性、抗腐蝕性、化學惰性、光吸收特性以及較高的熒光量子產(chǎn)率等特點；另一方面是由于其具有大的共苯環(huán)平面結(jié)構(gòu)和兩個亞胺環(huán)結(jié)構(gòu)，具有高的電子親和勢和很強的得電子能力，是一種典型的廳型材料。此外還可以在“bay”（苝環(huán)上的1，6，7，12位置稱為“bay”）和酰胺位置對其溶解性、光電性質(zhì)進行改性。苝酰亞胺類物質(zhì)溶解性不好，難點在于如何對其溶解性、光電性質(zhì)進行改性。苝酰亞胺衍生物作為一類性能突出的n型材料，在有機太陽電池等領(lǐng)域具有很大的潛力，隨著研究的深入，在有機電子學中的應(yīng)用將越來越多。三：苝酰亞胺類物質(zhì)發(fā)展趨勢以及展望3.3.1可溶性卟啉一苝酰亞胺由于卟啉一苝酰亞胺基元之間存在高效的能量轉(zhuǎn)移或電子轉(zhuǎn)移過程，卟啉一苝酰亞胺分子陣列表現(xiàn)出優(yōu)良的光電性能，在有機分子器件、有機太陽能電池和光收集材料等高新技術(shù)領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。迄今為止，基于可溶性的卟啉一苝酰亞胺分子陣列的合成及應(yīng)用研究已經(jīng)取得了很大的成果.獲得了一系列的新型卟啉一苝酰亞胺分子陣列.可應(yīng)用于分開關(guān)、分子邏輯門.分子導線、光收集材料、太陽能電池等領(lǐng)域。展望這方面的研究熱點和發(fā)展方向.對可溶性的卟啉一苝酰亞胺分子陣列的研究應(yīng)集中在以下幾個方面：利用分子設(shè)計合成新型卟啉一苝酰亞胺分子陣列，通過改變卟啉一苝酰亞胺單元的連接方式和引入一定的修飾功能團來優(yōu)化結(jié)構(gòu)，獲得更為優(yōu)異的性能。利用超分子化學理論，通過超分子自組裝來拓寬卟啉一苝酰亞胺分子陣列的合成及應(yīng)用范圍。加強對基于卟啉一苝酰亞胺分子陣列的分子器件的應(yīng)用研究，通過摻雜等手段來優(yōu)化和提高分子器件的性能.相信隨著研究的不斷深入和擴展，基于卟啉一苝酰亞胺分子陣列的研究將會給人們帶來更多的驚喜。3.3.2.含苝酰亞胺衍生物太陽電池材料：苝酰亞胺衍生物由于其獨特的結(jié)構(gòu)特點和多樣化的性能，在有機太陽電池等很多領(lǐng)域都顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。但是目前報道的含苝酰亞胺的光伏器件的性能比較差，特別是與c60衍生物PCBM相比還有很大的差距。今后關(guān)于苝酰亞胺受體太陽電池材料的研究，我們認為主要應(yīng)該集中在以下4方面：年易學老難成，一寸光陰不可輕-百度文庫由于苝酰亞胺的溶解性差，在制備器件時會影響成膜性，發(fā)生相分離，這是造成光伏器件的性能較差的重要原因。常見的改善苝酰亞胺溶解性的方法是在“bay”位置和酰胺位置引人取代基。此外，也可以通過苝酰亞胺單體與其他單體共聚來改善其溶解性。苝酰亞胺的吸收光譜主要集中在500—600nm，吸收范圍不夠?qū)挕Ｍㄟ^修飾“bay”位置，可拓寬北酰亞胺的吸收光譜，使其吸收范圍延伸至近紅外區(qū)，提高其對太陽光的利用率。苝酰亞胺具有很好的自組裝性能，可以設(shè)計含荒酰亞胺受體的白組裝材料，提高材料的載流子遷移率。修飾后的苝酰亞胺的吸光度強，吸收范圍寬，并且有很強的吸附能力，所以苝酰亞胺材料在染料敏化太陽電池中也具有很好的應(yīng)用前景。參考資料：楊新國，張登，唐瑞仁，陳憲宏卟啉一菲酰亞胺分子陣列的合成及應(yīng)用進展有機化學2009,29(12)鄒德新苝酰亞胺類可溶性耐候噴墨染料的研究CN200810205273．4王洪宇，彭波，韋瑋含苝酰亞胺衍生