一种判断共轭芳香烃分子中存在π‑π超共轭效应的方法与流程

本发明涉及有机光电子领域，具体涉及一种判断共轭芳香烃分子中存在π-π超共轭效应的方法。

背景技术：

经过几十年的发展，有机半导体材料已经在有机电致发光二极管(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)、有机光伏器件(OPV)等领域有广泛的应用。在半导体器件工作过程中，主要是靠有机半导体材料中电子和空穴的传输来完成的。如在有机电致发光二极管(OLED)中，其工作原理是：外加电压电场的作用下，阳极向发光层输出空穴、阴极向发光层输出电子，且在发光层形成激子，在此过程中发生辐射衰减，其能量放出而形成发光现象。因此，有机半导体的电子传输能力对器件性能的好坏有着决定性的作用。有机半导体材料绝大多数为共轭芳香烃。

在共轭芳香烃分子内往往有多个π共轭体系存在，导致不同芳香烃呈现出多样的光电性能，满足不同光电子器件的应用。在共轭芳香烃分子中，不同的π共轭体系在其对相应的UV光谱中体现出来不同形状和位置的特征峰。而且分子内不同的π共轭体系之间相互作用也会导致光电性能有所改变。因此，搞清楚分子内π共轭体系在分子内的存在形式对光电性能的研究具有指导性作用。

在研究过程中发现在一些特定具有多个π共轭体系结构的有机分子中，其中某些π共轭体系既没有发生相互共轭，也不是通过单键直接相连，而是由两个单键将两个π体系连接起来，我们称这种相互作用为π-π超共轭效应。它对材料的光电性能以及分子间的相互作用有很大的影响。而共轭芳香烃的研究过程中，UV光谱经常用来定性的体现某种官能团是否存在；因此，可以通过UV光谱来判断共轭芳香烃分子中π-π超共轭效应是否存在。

本发明具体是通过对具有相似分子结构共轭芳香烃的结构分析、运用UV光谱等手段，综合分析所研究芳香烃分子中是否存在π-π超共轭效应。本发明对有机发光材料的研究有一定的推动作用。

技术实现要素：

解决的技术问题：针对共轭芳香烃分子结构研究技术问题，本发明提供一种判断共轭芳香烃分子中存在π-π超共轭效应的方法，可以简单、直接的反映出分子内π共轭体系的存在形态，对研究有机分子内部结构及其光电子性能有很重要的指导作用。

技术方案：一种判断共轭芳香烃分子中存在π-π超共轭效应的方法，包括以下步骤：

步骤一、选择对照材料，所选择的对照材料其分子结构中含有与目标材料相同的主共轭体系，所述主共轭体系是指分子中最大的π共轭结构，且所述目标材料和对照材料均为芳香烃分子；

步骤二、测试目标材料及对照材料的UV光谱图；

步骤三、对实验所得的UV光谱图进行分析，利用对照材料的UV光谱确定主共轭体系吸收峰的位置和峰形，对比分析目标材料的UV光谱，如果主共轭体系所对应的吸收峰峰形发生了变化，并且吸收峰的个数多余其分子中共轭体系的个数，则说明该目标材料具有π-π超共轭效应，反之，则无。

作为优选，所述目标材料具有至少两个π共轭体系。

作为优选，所述对照材料具有至少一个π共轭体系。

作为优选，所述目标材料及对照材料在良溶剂配制成的溶液或薄膜状态下用UV光谱进行表征。

作为优选，所述良溶剂为二氯甲烷。

有益效果：1、本发明提出了一种判断共轭芳香烃分子中存在π-π超共轭效应的方法，能够直接反映出共轭芳香烃分子内π共轭体系的存在形式，为研究分子内部结构提供新的方法。

2、分子内π共轭体系的存在形式直接影响着材料光电子性能，因此本发明对材料光电性能的研究也有着推动作用。

3、分子内π-π超共轭效应的存在对分子间相互作用力有必然的联系，因此本发明为研究材料聚集形貌等物理性质提供了一种新途径。

4、本发明实验测试条件要求不高，容易操作。

本发明可以判断出有机分子中是否含有π-π超共轭效应，进一步完善了分子结构对分子间相互作用、发光特性的影响。

附图说明

图1为BP1和PFP1在溶液状态下的UV光谱图；

图2为BP1和PFP1在薄膜状态下的UV光谱图；

图3为PFP1聚集状态的SEM图；

图4为BP1聚集状态的SEM图；

图5为BP2和PFP2在溶液状态下的UV光谱图；

图6为BP2和PFP2在薄膜状态下的UV光谱图；

图7为PFP2聚集状态的SEM图；

图8为BP2聚集状态的SEM图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

判断有机材料PFP1分子结构中π-π超共轭效应的存在。

具体步骤：

1.选定与PFP1具有相同主共轭体系的BP1作为对照材料，所述主共轭体系是指分子中最大的π共轭结构，PFP1和BP1均为芳香烃分子。PFP1、BP1结构如下：

2.分别测试PFP1和BP1在溶液、薄膜状态下的UV光谱图。

3.参照图1，从溶液状态下两种化合物的UV光谱图可以看出，BP1仅在355nm处出现一个较宽的峰值，这是由于在BP1分子中芴C2位的芘与芴发生了相互共轭形成了一个较大的芘-芴π共轭体系所形成的。而在PFP1分子中出现两尖锐的峰值，很明显在335nm处的峰值为芴C9位上的芘，此处尖峰同时也表明芴C9的芘没有与芴发生相互共轭而单独作为一个π共轭体系存在分子中；在352nm处出现一个尖峰与芴-芘共轭所形成大的π共轭体系形成的峰值(应该在355nm左右)发生了部分重叠；截然不同是在352nm处为一个新的峰值出现，此处峰值是位芴C9的芘的π共轭体系与芴-芘共轭所形成大的π共轭体系相互作用所形成，即π-π超共轭效应。薄膜状态下的UV光谱测试结果(如图2)与图1相呼应。因此，进一步证实了在PFP1分子内存在π-π超共轭效应。

除此之外，对PFP1、BP1的聚集形貌进行了观测(见图3、图4)，得出分子内存在π-π超共轭效应的分子容易形成更均一的形貌，这说明π-π超共轭效应间接地影响着分子间作用力。

实施例2

判断有机材料PFP2分子结构中π-π超共轭效应的存在。

具体步骤：

1.选定与PFP2具有相同主共轭体系的BP2作为对照材料，所述主共轭体系是指分子中最大的π共轭结构，PFP2和BP2均为芳香烃分子。PFP2、BP2结构如下：

2.分别测试PFP2和BP2在溶液、薄膜状态下的UV光谱。

3.参照图5，从溶液状态下两种化合物的UV光谱图可以看出，BP2仅在365nm处出现一个较宽的峰值，这是由于在BP2分子中芴C2位的芘与芴发生了相互共轭形成了一个较大的芴-芘π共轭体系而形成的。而在PFP2分子中出现两尖锐的峰值，在335nm处的峰值为芴C9位上的芘，此处尖峰同时也表明芴C9的芘没有与芴发生相互共轭而单独作为一个π共轭体系存在分子中；在352nm处出现一个尖峰与芴-芘共轭所形成大的π共轭体系形成的峰值应该在365nm左右)发生了部分重叠，同样，在352nm处为一个新的峰值出现，此处峰值是位芴C9的芘的π共轭体系与芴-芘共轭所形成大的π共轭体系相互作用所形成，即π-π超共轭效应。分析得出：在PFP2分子内存在π-π超共轭效应。薄膜状态下的UV光谱测试结果(如图6)与图5相呼应。因此，进一步证实了在PFP1分子内存在π-π超共轭效应。

相似的，对PFP2、BP2的聚集形貌进行观测(见图7、图8)，得出分子内存在π-π超共轭效应的分子容易形成更均一的形貌，更进一步说明了π-π超共轭效应间接地影响着分子间作用力。

上述实施例中PFP1、BP1、PFP2和BP2均为合成材料，已经有相关论文的发表。具体命名如下：PFP1：2-芘基-9-(4’-(2”-乙基烷氧己基)苯)-9-芘基芴；BP1：2-芘基-9-(4’-(2”-乙基烷氧己基)苯)-9-对甲苯基芴；PFP2：2,7-二芘基-9-(4’-(2”-乙基烷氧己基)苯)-9-芘基芴；BP2：2,7-二芘基-9-(4’-(2”-乙基烷氧己基)苯)-9-对甲苯基芴。