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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:游沛崚
研究生(外文):Pei-Leng You
論文名稱:具有聚集誘導發光之以蒽為核心的化合物合成及光物理性質研究
論文名稱(外文):Synthesis and photophysical properties of anthracene-based derivatives with aggregation-induced emission properties
指導教授:嚴詠聖
指導教授(外文):Yung Sheng Yen
口試委員:蔡祐輔葉美鈺
口試委員(外文):Yow-Fu TsaiMei-Yu Yeh
口試日期:2022-07-22
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:化學系
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2022
畢業學年度:110
語文別:中文
論文頁數:107
中文關鍵詞:聚集誘導發光
外文關鍵詞:aggregation-induced emission
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本篇以鈀金屬化合物為催化劑,進行碳-碳鍵耦合反應,成功合出四種以蒽為核心的衍生物,得到了CYCU系列化合物。這些以蒽為核心的化合物藉由不同的取代基及取代位置,可調整分子能階及光物理性質。

CYCU系列的化合物具有良好的熱穩定性。CYCU系列化合物在溶液狀態下的吸收光譜沒有明顯的溶劑效應,此系列化合物放光位置均在約400 nm。聚集誘導發光性質測試顯示,已知化合物BTPEAn(本篇命名為CYCU-3)有良好的表現,但會在高濃度下溶解度不佳。因此我們引入第三丁基的結構在CYCU-2化合物,不同比例下的混合液測試中,隨著含水量(不良溶劑)的增加,放光強度增加,表現出優異的聚集誘導發光特性。

This thesis was used palladium compound as a catalyst to carry out carbon-carbon bond coupling reaction, and four kinds of derivatives with anthracene as the core were successfully synthesized. These anthracene-based compounds can adjust the molecular energy level and photophysical properties through different substituent groups and substitution positions.

The CYCU series compounds have good thermal stability. There is no obvious solvent effect in the absorption spectra of CYCU series compounds in solution, and the emission region of this series of compounds are all around 400 nm. Moreover, aggregation induce emission property, a well-known property is different from ACQ. Most of luminophores quench its own fluorescence at high concentrations. Aggregation-induced emission property investigation showed that the known BTPEAn (CYCU-3) compound is poor solubility in high concentration, while CYCU-2 compound displayed well aggregation-induced emission properties with the increase of water fraction (poor solvent) in the mixed solution.

目錄

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 XI
附圖目錄 XII

第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2聚集體的堆疊種類 2
1.3聚集誘導發光的歷史 3
(1)限制分子內轉動(RIR) 4
(2)限制分子內振動(RIV) 5
1.4聚集誘導發光化合物的特性 6
(1)限制分子內運動和聚集態的關係: 7
(2)限制分子內運動和ESIPT的關係: 8
(3)限制分子內運動和TICT的關係: 10
1.5聚集誘導發光材料的實際運用 12
1.6研究動機 13

第二章 實驗步驟與合成 15
2.1實驗儀器 15
2.2實驗藥品和溶劑 17
2.3合成步驟 19
1-Bromo-4-(1,2,2-triphenylethenyl)benzene (TPE-Br) 19
4-(triphenylvinyl)phenyl]boronic acid pinacol ester (6) 20
2,6-dibromoanthraquinone (8) 21
2,6-dibromo-9,10-bis(hexyloxy)anthracene (AN1) 22
9,10-bis(hexyloxy)-2,6-bis(4-(1,2,2triphenylvinyl)phenyl)anthracene (CYCU-1) 23
2,6-di-tert-butylanthracene (10) 24
9,10-dibromo-2,6-di-tert-butylanthracene (AN2) 25
2,6-di-tert-butyl-9,10-bis(4-(1,2,2-triphenylvinyl)phenyl)anthracene 26
9,10-dibromoanthracene (AN3) 27
9,10-bis(4-(1,2,2-triphenylvinyl)phenyl)anthracene (CYCU-3) 28
bromo(4-bromobenzyl)triphenyl-λ5-phosphane (12) 29
Bromo-4-(2,2-diphenylvinyl)benzene (Tri-Br) 29
2,6-tert-butyl-9,10-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2yl)anthracene (AN4) 30
2,6-di-tert-butyl-9,10-bis(4-(2,2-diphenylvinyl)phenyl)anthracene 31

第三章 結果與討論 33
3.1合成方法和反應機制 33
3.2光物理性質的探討: 39
3.2.1螢光量子產率與Stokes shift 47
3.2.2薄膜下的光物理性質 49
3.2.3濃度對吸收和放光的影響 54
3.3電化學性質的探討: 59
3.4熱性質: 62
3.5 聚集誘導發光效應(AIE effect)的探討: 66

第四章 結論 72
參考文獻 73
附錄 79


圖目錄

圖1-1 不同聚集模式的差異 2
圖1-2 HPS和TPE的結構 5
圖1-3 AIE分子不同的分子運動模式 6
圖1-4 CN-MBE(上)、DPST(中)和BDABFN(下)的結構 8
圖1-5 烯醇態和酮態的光物理過程 9
圖1-6 p−BHBT(上)和o− BHBT(下)的結構轉變示意 10
圖1-7 BODIPY之衍生物 11
圖1-8 DFH-WOLEDs中所用到的化合物 14
圖3-1 CYCU系列之合成流程 33
圖3-2 TPE-Br之合成流程 34
圖3-3 6之合成流程 34
圖3-4 四苯乙烯系列之合成流程 35
圖3-5 Tri-Br之合成流程 36
圖3-6 CYCU-4的合成流程 36
圖3-7 Wittig reaction反應機構 37
圖3-8 Suzuki-Miyaura reaction反應機構 38
圖3-9電子躍遷能量示意 39
圖3-10 CYCU系列於DCM中的吸收光譜 40
圖3-11 CYCU系列於DCM中的螢光光譜 41
圖3-12 CYCU-1於不同溶劑下的吸收光譜(上)和放光光譜(下) 43
圖3-13 CYCU-2於不同溶劑下的吸收光譜(上)和放光光譜(下) 44
圖3-14 CYCU-3於不同溶劑下的吸收光譜(上)和放光光譜(下) 45
圖3-15 CYCU-4於不同溶劑下的吸收光譜(上)和放光光譜(下) 46
圖3-16 CYCU-1於溶液與薄膜下的吸收光譜 49
圖3-17 CYCU-2於溶液與薄膜下的吸收光譜 50
圖3-18 CYCU-3於溶液與薄膜下的吸收光譜 50
圖3-19 CYCU-4於溶液與薄膜下的吸收光譜 51
圖3-20 CYCU-1於溶液與薄膜下的放光光譜 52
圖3-21 CYCU-2於溶液與薄膜下的放光光譜 52
圖3-22 CYCU-3於溶液與薄膜下的放光光譜 53
圖3-23 CYCU-4於溶液與薄膜下的放光光譜 53
圖3-24 CYCU-1於不同濃度下的吸收光譜 54
圖3-25 CYCU-2於不同濃度下的吸收光譜 55
圖3-26 CYCU-3於不同濃度下的吸收光譜 55
圖3-27 CYCU-4於不同濃度下的吸收光譜 56
圖3-28 CYCU-1於不同濃度下的放光光譜 57
圖3-29 CYCU-2於不同濃度下的放光光譜 57
圖3-30 CYCU-3於不同濃度下的放光光譜 58
圖3-31 CYCU-4於不同濃度下的放光光譜 58
圖3-32 CYCU系列測得之CV曲線 60
圖3-33 CYCU系列在氮氣環境下的TGA圖 62
圖3-34 CYCU-1在氮氣環境下所測得的DSC圖 64
圖3-35 CYCU-4在氮氣環境下所測得的DSC圖 64
圖3-36 CYCU-1於不同含水比例下的螢光光譜(上)和強度變化(下) 68
圖3-37 CYCU-2於不同含水比例下的螢光光譜(上)和強度變化(下) 69
圖3-38 CYCU-3於不同含水比例下的螢光光譜(上)和強度變化(下) 70
圖3-39 CYCU-4於不同含水比例下的螢光光譜(上)和強度變化(下) 71


表目錄

表3-1 CYCU系列的化合物的光物理性質 48
表3-2 CYCU系列化合物電化學性質於10-3M的DCM 61
表3-3 CYCU系列的化合物在氮氣環境下的熱性質 65



附圖目錄

附圖一 CYCU-1 1H NMR光譜 80
附圖二 CYCU-1 13C NMR光譜 81
附圖三 CYCU-2 1H NMR光譜 82
附圖四 CYCU-2 13C NMR光譜 83
附圖五 CYCU-3 1H NMR光譜 84
附圖六 CYCU-4 1H NMR光譜 85
附圖七 CYCU-4 13C NMR光譜 86
附圖八 TPE-Br 1H NMR光譜 87
附圖九 8 1H NMR光譜 88
附圖十 AN1 1H NMR光譜 89
附圖十一 10 1H NMR光譜 90
附圖十二 AN2 1H NMR光譜 91
附圖十三 AN3 1H NMR光譜 92
附圖十四 Tri-Br 1H NMR光譜 93
附圖十五 CYCU系列測得之CV曲線 94
附圖十六 CYCU-2在氮氣環境下所測得的DSC圖 94
附圖十七 CYCU-3在氮氣環境下所測得的DSC圖 95


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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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