D-A-π-A-D型荧光化合物的设计在传统结构基础上进行了创新.具体结构式中,甲氧基三苯胺作为电子给体(D),苯并噻二唑作为电子受体(A),咔唑为π桥.
与D-A-D结构相比,引入共轭π桥显著扩大了电子离域范围,并调节了HOMO/LUMO能级.而与D-π-D结构相比,引入电子受体A提升了空穴传输材料的平面性,使其在空穴提取,传输能力以及成膜性方面得到了显著改善.
通过引入苯并噻二唑受体基团,该化合物实现了对分子内电荷转移能力的调控,从而定向调控了HOMO能级.甲氧基取代三苯胺的引入进一步增大了分子共轭程度,提高了溶解性和成膜性,减少了载流子复合,从而获得了更高的空穴迁移率.
D-A-π-A-D型荧光化合物的合成路线分为三步:
1.C-C偶联反应:在氮气保护下,以甲氧基三苯胺(Ⅰ)和苯并噻二唑(Ⅱ)为原料,加入四(三苯基膦)钯和碳酸钾,在THF和水的混合溶剂中进行反应,得到中间化合物(Ⅲ).为优化反应,甲氧基三苯胺与苯并噻二唑的物料摩尔比控制在1∶1.0~2.0.
2.BorylatIon反应:以咔唑衍生物(Ⅳ)和双(频哪醇合)二硼(Ⅴ)为原料,在DMSO中,加入1,1'-双二苯基膦二茂铁二氯化钯和醋酸钾进行C-C偶联,得到中间化合物(Ⅵ).咔唑衍生物与双(频哪醇合)二硼的物料摩尔比为1∶2.0~3.0.
3.最终偶联:以中间化合物(Ⅲ)和(Ⅵ)为原料,在THF和水的混合溶剂中,加入四(三苯基膦)钯和碳酸钾进行C-C偶联,得到最终产物(Ⅶ).中间化合物(Ⅲ)与(Ⅵ)的物料摩尔比为2.0~3.0∶1.
反应温度均控制在70~80℃,反应时间为12~24小时.反应结束后,通过乙酸乙酯和水萃取,无水硫酸镁干燥,柱层析分离提纯,旋蒸等步骤,确保产品纯度.