对噻咯分子的荧光性改造研讨.doc

已给分子结构： 即为噻咯基团。 电子云图： 高斯优化前结构： 高斯优化后： 优化前后，分子中C=C及C-N的键长发生转变，N-H键的空间位置也产生角度变化。 优化后，主要键长及键角如下： 主要键长： 原子1 原子2 键长 2C 3C 1.49976 3C 4C 1.33031 4C 9Si 1.91081 3C 7H 1.07363 4C 8H 1.07143 9Si 10H 1.48639 9Si 11H 1.48665 主要键角： 原子1 顶点 原子2 键角 5H 1C 2C 122.57895 6H 2C 1C 123.87827 6H 2C 3C 119.08960 5H 1C 9Si 129.59921 2C 1C 9Si 107.82094 1C 9Si 11H 114.10862 1C 9Si 10H 114.40907 10H 9Si 11H 108.66850 噻咯分子的发光设计 一、噻咯的简介： 噻咯( silole) 即硅杂环戊二烯, 是环戊二烯中的桥头碳原子被硅原子取代后所形成的, 因为硅原子的外环σ*与环戊二烯π*形成了σ*-π* 共轭 ,使得噻咯分子的最低未占轨道( LUMO)能量远远低于吡咯、 喃、噻吩、和嘧啶等五元环。噻咯的这个性质赋予了其良好的电子亲合力和电子迁移率, 使它在光电子材料领域有着极大的应用前景，它可以作为有机电致发光器件( OLED) 中的电子传输材料，也可以作为发光材料。 二、取代基对噻咯电子结构的影响 噻咯的官能团化主要目的：是调节噻咯的电子结构和发光性能, 而噻咯的电子结构在很大程度上受到噻咯环上取代基的影响，特别是 2, 5 位的取代基对 LUMO 能级的影响很大。 由于目前合成方法的限制，一般只能改变噻咯环1，1一和2，5一位上的取代基，因取代基有部分的诱导效应和共轭效应，对噻咯环的电子结构，HOMO一LUMO能级水平有较大影响，进而影响光学、光化学和电子传输等方一面的性能，故有必要对取代基的影响作一讨论。 1，1一位取代基对味咯分r的影响相当微小，且主要是诱导效应。供电子基(如苯基、吡啶基、噻吩基等)能够降低咪咯的LUMO能级，提高材料的电子传输能力，而吸电子基刚好相反。噻咯分子随着1，1-位取代基电负性的增大，其紫外吸收的最大吸收波长稍微地增加一些。 2，5一位取代基对咪咯分子的电子、光学性质的影响兼具σ-和π-效应，即σ键诱导效π键共轭效应。2, 5 位的取代基对 LUMO 能级的影响很大。 因此, 很多噻咯小分子的研究工作是集中在对噻咯2, 5位的结构修饰。3, 4位取代基对HOMO能级有一定的贡献，但是因为合成有一定的难度，所以研究相对少些，1, 1-位取代其对电子结构也有一定程度的影响。对于噻咯的研究, 不仅仅局限在 2, 3, 4, 5- 四苯基噻咯, 近年来, 关于含硅桥联 P-共轭稠环、联噻吩噻咯以及螺噻咯类的研究也很多。 三、噻咯类发光材料的设计： 根据取代基对噻咯的电子结构的影响，从而影响发光性能，设计出以下分子：2,5-二溴-1,1-二甲基-3,4-二苯基噻咯。 下面对2,5-二溴-1,1-二甲基-3,4-二苯基噻咯的结构进行分析。 结构式如下： 电子云图如下 高斯优化前结构 高斯优化后结构： 从优化前和优化后的分子结构图中，可看出，优化前后分子的键长和键角发生了一定程度的转变。 下面将优化后主要的键长和键角列于如下表格： 原子1 原子2 键长 3C 2C 1.53318 2C 1C 1.32652 1C 5Si 1.89483 14C 28Br 1.92369 5Si 30C 1.90222 30C 32H 1.08442 2C 6C 1.48668 7C 6C 1.38773 7C 9C 1.38239 9C 13C 1.38449 7C 10H 1.07112 9C 14H 1.07175 13C 16H 1.07189 主要键角： 原子1 顶点 原子2 键角 3C 2C 1C 114.43733 2C 1C 5Si 111.67235 1C 5Si 4C 87.85147 3C 2C 6C 119.88402 2C 6C 7C 120.50124 6C 7C 9C 120.30070 7C 9C 13C 120.15681 16H 13C 9C 120.09183 14H 9C 13C 120.09023 2C 1C 28Br 125.23249 5Si 1C 28Br 123.07133 1C 5Si 30C 113.68085 5Si 30C 31H 110.76497 31H 3