三种同分异构的双苯并吩噻嗪材料的合成、理论计算及光物理性质

摘要

吩噻嗪及其衍生物材料是一类重要的多环芳烃材料，在光电子领域有着广泛的应用。其中，基于苯并噻嗪材料的研究相对较少。在本文中，我们分别在吩噻嗪的1,2-、2,3-和3,4-位引入苯基，制备了三种同分异构的双苯并吩噻嗪化合物D-PTZa、D-PTZb和D-PTZc，研究了它们的构效关系，并与双吩噻嗪化合物（D-PTZ）进行了对比。研究发现，D-PTZb和D-PTZc的HOMO和LUMO分布与D-PTZ的类似；对于D-PTZa，其1,2-位引入的苯基与中间的苯环空间张力较大，造成空间结构极度扭曲，性质比较特殊。并苯的引入可以有效增加分子的共轭长度，使得最大吸收波长发生红移；在2,3-位引入苯基可以有效地稳定HOMO能级，使基于π→π^*跃迁的能隙稍有增大，呈现蓝光发射，溶液的荧光量子产率为1.7%；而在3,4-位引入苯基使LUMO分布更加趋向于线型，从而使LUMO更加稳定，使基于π→π^*跃迁的能隙降低，其最大发射峰位于520 nm处，呈现黄绿光发射，溶液荧光量子产率为13%。此外并入苯环之后，空间张力增大，化合物的分解温度降低。我们的分子设计和结构–性质关系的研究可以为设计新的吩噻嗪材料提供基础指导。

关键词

苯并吩噻嗪 / 有机光电材料 / 密度泛函理论 / 空穴-电子分析 / 前线轨道分布 / 光物理性质