新型5,15-双取代卟啉分子的设计、合成及光电性质的研究

卟啉是重要的四吡咯衍生物，它可以应用于有机场效应晶体管和给-受体异质结型太阳能电池，这些研究主要集中在2,3,7,8,12,13,17,18或5,10,15,20位对卟啉的分子结构进行优化。本项目拟在5,15位引入烷烃、氟化烷烃、寡聚炔烃、寡聚噻吩等功能取代基团，合成新型5,15-双取代卟啉光电材料。这些取代基团除了可以调控卟啉分子的排列，加大分子间的pi-pi重叠程度，提高半导体的载流子迁移率，还可以有效地扩大卟啉分子的pi-共轭体系，拓宽和增强其对太阳光的吸收，提高太阳能电池的效率。另外，引入不同的中心金属离子，来提高卟啉环平面性，并考察其对光电性能的影响。最后，通过研究这一系列的卟啉化合物的分子结构、分子排列、载流子迁移率、光电转换效率之间的关系，总结出其内在规律，为后续的科研工作提供指导。

卟啉是重要的四吡咯衍生物，在有机光电材料及器件方面有着非常重要的应用价值，以往的研究主要集中在2,3,7,8,12,13,17,18 或5,10,15,20-位对卟啉的分子结构进行优化。首先，我们在卟啉的5,15-位引入不同链长的烷烃，这些烷烃可以调控卟啉分子的排列，加大分子间的pi-pi 重叠程度，提高半导体的载流子迁移率，并成功地应用于有机场效应晶体管（Chem. Commun., 2012, 48, 5139–5141）。同时，我们还合成出一系列新型Pt(II)卟啉–芴荧光/磷光双发射共聚物，它们的荧光和磷光的相对强度可以很容易地通过反应进料量比进行调整，并可以比率式检测氧气（Inorg. Chem., 2012, 51, 5208−5212）。另外，在研究工作中，我们还发现和卟啉（N^N^N^N）结构类似的Salen席夫碱也是四配齿配体（O^N^N^O）具有合成简单、易于分子结构调整、光学性质丰富等优点。所以，在本项目的支持下，我们的研究重点除了包括卟啉，还包括Salen配体及配合物的合成和光电方面的应用（J. Chem. Educ., 2016, DOI: 10.1021/acs.jchemed.5b00483; Res. Chem. Intermed., 2016, DOI: 10.1007/s11164-015-2343-4; J. Mater. Chem. C, 2015, 3, 11099–11110; New J. Chem., 2015, 39, 492–500; Inorg. Chem., 2014, 53, 3210–3219; Chem. Commun., 2013, 49, 11791–11793; J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 16552–16563; RSC Adv., 2012, 2, 10529–10536; Anal. Chim. Acta, 2012, 735, 96–106; 中国发明专利-ZL 201210411061.8)。最后，我们对以往的科研工作做了一些深入的总结，发表了三篇综述文章（Analyst, 2015, 140, 7082–7115; Chem. Soc. Rev., 2013, 42, 6128–6185; Analyst, 2012, 137, 4885– 4901）。