苝酰亚胺衍生物合成应用进展

苝酰亚胺衍生物的合成与应用进展

学号：142278

姓名：方飞

2014 SEU

目录

苝系衍生物的研究历程

苝酰亚胺衍生物的结构苝酰亚胺衍生物的合成苝酰亚胺衍生物的应用

苝酰亚胺衍生物的前景2014 SEU

苝系衍生物的研究历程

•1913年，Friedlander合成了第一个苝系衍生物，广泛应用于染料和涂料工业。•1959年，人们发现苝系衍生物高荧光量子产率的特性，开始研究其光诱导能量及电

子转移过程。

•1986年，Tang等[1]首次用N,N'-二苯并咪唑-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺为n型半导体材料，酞菁铜为p型，制备p-n异质结太阳能

电池，效率约1%。

•[1] Tang C W, Appl. Phys. Lett.,1986,48:183-185.

•2000年，Forrest[2]小组在Tang电池的基础上，加入激子阻挡层BCP(能带3.5eV)，在AM1.5模拟太阳光下效率为2.4%。

•2009年，Sharma等[3]在苝二酰亚胺的1,7位引入苯氧基，组装太阳能电池效率达2.85%。•2014年，Chan等[4]制备出一种新型的三维

螺双芴修饰的苝酰亚胺衍生物，其光电效

率可达4%。

•此外，还有Qu jianfei报道2.7%、Suresh报道3.88%、Lu Zhenhuan报道1.54%等。

•[2]Peumans P , Forrest S R. Appl . Phys. Lett . , 2000 ,76 : 2650 -2652

•[3] Sharma, G. D.; Balraju, P.; Mikroyannidis, J. A.; Stylianakis, M. M.Sol.

Energy Mater. Sol. Cells 2009, 93, 2025.

•[4] Chan, Chin-Yiu; Wong, Yi-Chun; Wong, Hok-Lai; JOURNAL OF

MATERIALS CHEMISTRY.2014,36(2):7656-7665.

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2014 SEU 苝酰亚胺衍生物的结构

ortho position

PBIs 1

PBIs 2

苝核苝酰亚胺

水溶性苝酰亚胺衍生物的合成

早期对其溶解性的改善有两种方法：

•一是由Langhals教授提出的在氮原子上引入增溶基团的方法，而种方法不会明显改变分子在吸收和发散上的特征，因为酰亚胺集团上的氮原子的HOMO和LUMO轨道的节点减弱了苝核和与氮相连的基团之间的耦合作用。

苝酰亚胺的HOMO（左）和LUMO（右）的轨道图

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水溶性苝酰亚胺衍生物的合成

另外一种方法是由BAFS公司的Seybold教授提出的在海湾位置（bay position）引入增溶性基团，即先卤代生成二卤代或四卤代的苝酰亚胺，再通过亲核取代生成相应的衍生物。

•2014年，Pradip k等[5]通过对

反应物比例的调控，合成了两

种易溶于水的扭曲苝酰亚胺类

衍生物PPy和PCI，研究发现：

随着介质PH的降低，衍生物的

混合水溶液显示出明亮的黄色

PPy与PCI的分子式荧光光，通过调节供受体的比

例可以获得不同的量子产率,最

高可达98.1%，且PPy和PCI可

以分别作为光汇聚体和能量汇

聚体按4:1的比例形成复合物。

•[5] Pradip K. Sukul , Ayan Datta , Sudip Malik .

Light Harvesting and Amplification of Emission

of Donor Perylene-Accepto Pertlene

Aggregates in Aqueous Medium[J]. Chem.

Eur. J., 2014, 20, 3019-3022.

PPy与PCI按4:1形成复合物

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研究发现，单纯的PPy和PCI的水溶液干燥膜是以胶束态

聚集的，而二者的复合物则是一维的纤维态。

纯PPy（a）、PCI（b）及其混合物（c）水溶液干燥膜的形貌（HR-TEM）

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不同摩尔含量的PPy和PCI混合水溶液的荧光光谱图2014 SEU

以苝酰亚胺为构筑单元的氢键型超分子聚合物•2014年，David[6]制备

了氢键型自组装超分子：

A) 氢键键合的DPP—

PDI—DPP单元；B)温

度控制下超分子单元的

自组装；C)供受体之间

的电子空穴传递

•[6] David Ley, Carmen X G, Karin H, et

al. Cooperatively Assembling Donor-

Acceptor Superstructure Direct Energy

into an Emergent Charge Separated

State[J]. J.Am .Chem. Soc. 2014, 136:

7809-7812.

2014 SEU

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DPP ：PDI=2：1时在甲苯中的fs-瞬态吸收谱（分辨率200fs ）

•Hsiao-Ping Fang 等

[7]以苝酰亚胺为基本原

料合成了分子荧光探

针。研究发现：此荧

光探针对Hg 2+具有较

高选择性，只有Ag

+的存在会对其产生微弱的影响。2014 SEU 苝酰亚胺衍生物荧光探针的制备

[7] Hsiao-Ping Fang, Muthaiah Shellaiah, Ashutosh Singh, et al. Naked eye and fluorescent detections of Hg2+ ions and Cysteine via j-aggregation and deaggregation of a perylene

bisimide derivative[J]. Sensors and Actuators B 194(2014):229-237.

Hg 2+和半胱氨酸或PMDTA 作用

下PBI 衍生物的团聚和解团聚