偶氮?苝酰亞胺二元功能染料的合成及其聚集體結(jié)構(gòu)的調(diào)控

楊新國(guó)，劉存，鐘文斌，楊高，張鳳菊，劉振輝, 3

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偶氮?苝酰亞胺二元功能染料的合成及其聚集體結(jié)構(gòu)的調(diào)控

楊新國(guó)1, 2，劉存1，鐘文斌1，楊高1，張鳳菊1，劉振輝1, 3

(1. 湖南大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410082；2．浙江大學(xué) 硅材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州，310027；3 湖南省湘維有限公司，湖南 懷化，419323)

以3，5-二羥基苯甲醇和4-羥基-4’-硝基偶氮苯為原料合成一種新的含氨基的偶氮中間體，然后與1，6，7，12-四(4-叔丁基苯氧基)-3，4，9，10-苝四甲酸二酐縮合得到新型偶氮?苝酰亞胺二元染料AZO-PTCDI)。采用紫外可見(jiàn)?吸收光譜和熒光光譜研究UV光照時(shí)間和濃度等因素對(duì)AZO-PTCDI光響應(yīng)行為的影響。研究結(jié)果表明：AZO-PTCDI的濃度越大，偶氮基團(tuán)在353 nm處的特征吸收峰強(qiáng)度隨UV光照時(shí)間的延長(zhǎng)而下降越緩慢，表明偶氮生色團(tuán)由反式結(jié)構(gòu)向順式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變速度越慢；對(duì)于相轉(zhuǎn)移法組裝形成的AZO-PTCDI聚集體結(jié)構(gòu)，兩相溶劑甲醇與三氯甲烷的體積比越大，越容易組裝形成較規(guī)整的；將未光照和UV光照后的AZO-PTCDI三氯甲烷溶液快速擴(kuò)散到甲醇中所得到的聚集體形貌結(jié)構(gòu)存在明顯差異，前者表現(xiàn)為短的一維結(jié)構(gòu)，后者為不規(guī)則的類(lèi)球狀結(jié)構(gòu)，表明光照驅(qū)動(dòng)偶氮基團(tuán)的反式結(jié)構(gòu)向順式結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致苝酰亞胺的N?取代基的幾何空間構(gòu)型發(fā)生改變，削弱了分子間的π?π作用和烷基鏈的疏水作用力，致使聚集體分子排列無(wú)序化。

偶氮苯；苝酰亞胺；光致順?lè)串悩?gòu)；相轉(zhuǎn)移組裝

苝酰亞胺及其衍生物是一類(lèi)具有優(yōu)異的光電性能的n?型有機(jī)功能材料，已在場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)太陽(yáng)能電池、化學(xué)傳感器和分子器件等高新技術(shù)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用[1?5]。偶氮苯生色團(tuán)在光激發(fā)下吸收光能產(chǎn)生可逆的順?lè)串悩?gòu)，致使偶氮苯化合物或聚合物表現(xiàn)出光致各向異性、光致變色、光控開(kāi)關(guān)和光機(jī)械響應(yīng)等功能特性[6?9]。一方面，將苝酰亞胺和偶氮生色團(tuán)從不同角度和不同方式實(shí)現(xiàn)兩者的電子結(jié)構(gòu)和功能特性的集成和重組，有可能構(gòu)筑一類(lèi)新的有機(jī)光電功能材料，但目前相關(guān)報(bào)道極少[10?12]；另一方面，近年來(lái)，為了滿(mǎn)足功能器件的小型化及高性能化對(duì)材料低維化和有序化的迫切需求，如何制備和調(diào)控有機(jī)功能分子的聚集體結(jié)構(gòu)已成為當(dāng)前材料科學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。的分子構(gòu)型是決定其聚集體形貌結(jié)構(gòu)的重要因素[13]，因此，利用光驅(qū)動(dòng)偶氮基團(tuán)的順?lè)串悩?gòu)改變分子的空間幾何構(gòu)型來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)苝酰亞胺類(lèi)衍生物聚集體結(jié)構(gòu)的調(diào)控具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。最近，MA等[11]對(duì)“bay”位偶氮苯取代的苝酰亞胺衍生物的組裝行為進(jìn)行了探討，采用365 nm紫外光照后該類(lèi)分子的聚集體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了由一維納米帶向納米球狀顆粒的轉(zhuǎn)變，同時(shí)電導(dǎo)率急劇下降，為開(kāi)發(fā)新型固態(tài)分子開(kāi)關(guān)或電導(dǎo)開(kāi)關(guān)記憶材料提供了可借鑒的科學(xué)依據(jù)。本文作者在合成一種溶解性好的N-偶氮基團(tuán)取代的新型苝酰亞胺功能染料的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)考察UV光照時(shí)間等因素對(duì)其光響應(yīng)行為的影響，并探討偶氮基團(tuán)對(duì)相轉(zhuǎn)移法和快速溶劑擴(kuò)散法制備的聚集體形貌結(jié)構(gòu)的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

3，5-二(十二烷氧基)苯甲醇由3，5-二羥基苯甲醇(1)與1-溴十二烷在丙酮中回流反應(yīng)得到[14?15]；4-羥基-4’-硝基偶氮苯(4)由對(duì)硝基苯胺經(jīng)重氮化，再與苯酚偶合得到[16]；1，6，7，12-四(4-叔丁基苯氧基)-3，4，9，10-苝四甲酸二酐由本實(shí)驗(yàn)室合成[17]；其他試劑如無(wú)其他說(shuō)明均為市售分析純。

用Varian INOVA-400型核磁共振儀(TMS內(nèi)標(biāo)，美國(guó))測(cè)定1H NMR譜，氘代氯仿為溶劑；用Nicolet-460型傅里葉變換紅外光譜儀(KBr壓片，美國(guó))測(cè)定紅外光譜；用Shimadzu UV-2550紫外?可見(jiàn)光譜儀(中國(guó)蘇州)測(cè)定紫外可見(jiàn)吸收光譜；用Hitachi F?4500熒光光譜儀(日本)測(cè)定熒光光譜；用Hitachi S?4800場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(日本)觀察形貌結(jié)構(gòu)；用SWG?X4顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀(上海精密儀器有限公司)測(cè)定化合物熔點(diǎn)；用UV?400紫外燈(紫外濾色片，中心波長(zhǎng)為365 nm，光強(qiáng)為2 mW /cm2，江蘇射陽(yáng))作為研究偶氮化合物順?lè)串悩?gòu)的光源。

1.2 合成路線與實(shí)驗(yàn)過(guò)程

3，5-二(十二烷氧基)芐基溴(3)的合成：將28.60 g (0.06 mol) 3，5-二(十二烷氧基)苯甲醇(2)和32.70 g(0.09 mol)四溴化碳加到75 mL無(wú)水二氯甲烷和75 mL無(wú)水三氯甲烷中，然后加入含23.60 g (0.09 mol)三苯基膦的50 mL無(wú)水三氯甲烷溶液，在室溫下繼續(xù)反應(yīng)，TLC檢測(cè)反應(yīng)進(jìn)程。待原料點(diǎn)消失后，停止反應(yīng)。加入100 mL水終止反應(yīng)，分離出有機(jī)相，用MgSO4干燥，旋轉(zhuǎn)蒸干溶劑，所得固體用95%的乙醇重結(jié)晶，得白色固體26.70 g，產(chǎn)率為82.6%，熔點(diǎn)為45~46 ℃。1H NMR(頻率為400 MHz，溶劑為CDCl3，NMR內(nèi)標(biāo)為T(mén)MS)δ(10-6)：6.51(d，=2.0 Hz，2H)，6.37(t，=2.4 Hz，1H)，4.41(s，2H)，3.92(t，=6.4 Hz，1H)，1.76(m，4H)，1.43(m，4H)，1.26(m，32H)，0.88(t，=6.4 Hz，6H)；IR (KBr, cm?1): 2 920(υ O—CH2)，2 851(υ CH3)，1 597(υ benzene C—H)。

1.2.1 4-硝基-4’-[3，5?二(十二烷氧基)卞氧基]?偶氮苯(5)的合成

將3.65 g(15 mmol)化合物4和8.10 g(0.015 mol)化合物3加入75 mL丁酮中，在N2保護(hù)下加入 5.18 g(0.037 5 mol) K2CO3和0.40 g(0.001 5 mol) 18-冠-6，回流反應(yīng)5 h。反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物倒入100 mL冰水中，過(guò)濾，用冰水洗至濾液無(wú)色。真空干燥后用乙醇重結(jié)晶，得到棕黃色固體9.37 g，產(chǎn)率為88.90%，.54~56 ℃。1H NMR(頻率為400 MHz，溶劑為CDCl3NMR內(nèi)標(biāo)為T(mén)MS)δ(10?6)：8.36(d，=8.8 Hz，2H)，7.97(t，=8.0 Hz，4H)，7.10(d，=9.2 Hz，2H)，6.57(d，=2.0 Hz，2H)，6.42(t，=1.6 Hz，1H)，5.10(s，2H)，3.94(t，=6.8 Hz，4H)，1.76(m，4H)，1.26(m，36H)，0.87(t，=7.2 Hz，6H)；IR (KBr，cm?1)：2 920 (υ O—CH2)，2 852(υ CH3)，1 596(υ benzene C—C)，1 454(δ CH2)，1 341(υ NO2)，1 255(υ—C—O)。

圖1 偶氮?苝酰亞胺二元染料(AZO-PTCDI)的合成

1.2.2 4-氨基-4’-[3，5-二(十二烷氧基)芐氧基]?偶氮苯(6)的合成

將7.02 g(0.01 mol)化合物5加入到100 mL二氧六環(huán)中，將65 mL含84.00 g Na2S·9H2O(0.35 mol)的水溶液分3批加入。在N2保護(hù)下加熱至100 ℃反應(yīng)10 h。反應(yīng)混合物冷卻至室溫后倒入300 mL冰水中，抽濾，真空干燥。濾餅用乙醇/水重結(jié)晶，得到黃色固體3.4 g，產(chǎn)率為50.74%，熔點(diǎn).為57~59 ℃。1H NMR(頻率為400 MHz，溶劑為CDCl3，NMR內(nèi)標(biāo)為T(mén)MS)δ(10?6)：7.83(d，=9.2 Hz，2H)，7.77(d，=8.4 Hz，2H)，7.05(d，=8.8 Hz，2H)，6.75(d，=8.8 Hz，2H)，6.57(d，=2.4 Hz，2H)，6.41(s，1H)，5.05(s，2H)，3.93(t，=6.8 Hz，4H)，1.75(d，=8.0 Hz，4H)，1.27(m，36H)，0.88(t，=7.2 Hz，6H)；IR(KBr，cm?1)：3 378(υ NH2)，2 923 (υ O—CH2)，2 853(υ CH3)，1 598(υ benzene C—C)，1 243(υ =C—O)。

1.2.3 AZO-PTCDI的合成

將1.21 g(1.80 mmol)的化合物6，0.59 g (0.60 mmol) 1，6，7，12-四(4-叔丁基苯氧基)-3，4，9，10-苝四甲酸二酐和3.0 g咪唑加入到40 mL甲苯中，然后在N2保護(hù)下，加熱回流反應(yīng)9 h，冷卻至室溫。倒入200 mL冰水中，分離出有機(jī)相，用MgSO4干燥，旋轉(zhuǎn)蒸干甲苯溶劑得到紅色固體。固體用少量三氯甲烷加熱溶 解，然后用甲醇析出沉淀，重復(fù)此過(guò)程2次，得到紅色固體0.93 g，產(chǎn)率為67.54%，熔點(diǎn)＞300 ℃。1H NMR(頻率為400 MHz，溶劑為CDCl3，NMR內(nèi)標(biāo)為T(mén)MS)δ(10?6)：8.27(s，4H)，8.01(d，=8.4 Hz，2H)，7.92(d，=8.8 Hz，4H)，7.38(d，=8.4 Hz，2H)，7.22(m，8H)，7.07(t，=4.0 Hz，4H)，6.84(m，8H)，6.57(d，=1.6 Hz，4H)，6.41(t，=2.4 Hz，2H)，5.07(s，4H)，3.93(m，8H)，1.76(t，=7.2 Hz，8H)，1.43(d，=7.2 Hz，8H)，1.26(m，108H)，0.87(t，=6.8 Hz，12H)；13CNMR(頻率為400 MHz，溶劑為CDCl3)δ：14.12， 22.69，26.06，29.26，29.61，31.42， 31.92，34.36，68.12，100.91，105.69，115.15，119.36，120.23，122.48，123.35，124.94，126.71，129.39，133.16，136.78，138.57，147.47，152.78，156.15，160.61，161.44，163.48；IR(KBr，cm?1)：3 053(υ benzene C—H)，2 923(υ O—CH2)，2 852(υ CH3)，1 773(υ C=O)，1 591(υ benzene C—C)。

1.2 AZO-PTCDI的相轉(zhuǎn)移法組裝

取一定濃度AZO-PTCDI的三氯甲烷溶液加入樣品瓶，然后小心地在溶液上方加入一定體積的甲醇溶劑，于室溫下密閉靜置1周，即得到相轉(zhuǎn)移組裝溶液。直接取上述溶液進(jìn)行紫外?可見(jiàn)吸收光譜測(cè)試，然后制備掃描電鏡樣，觀察其聚集體的形貌結(jié)構(gòu)。

1.3 AZO-PTCDI的快速溶劑擴(kuò)散組裝

將未光照和光照2 min后的AZO- PTCDI的三氯甲烷溶液快速注入一定體積的甲醇中，每隔一段時(shí)間測(cè)試紫外?可見(jiàn)吸收光譜；組裝一定時(shí)間后，分別取掃描電鏡樣，觀察其聚集體的形貌結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)果與討論

2.1 AZO-PTCDI在溶劑中的光響應(yīng)行為

不同濃度的三氯甲烷溶液隨紫外光光照時(shí)間變化的紫外?可見(jiàn)吸收光譜見(jiàn)圖2。從圖2可見(jiàn)：在589，548和455 nm處存在峰值，分別歸屬于苝酰亞胺基團(tuán)的0-0，0-1和0-2電子躍遷特征吸收峰；偶氮基團(tuán)的特征吸收峰位于353 nm附近，同時(shí)，286 nm和455 nm處的吸收強(qiáng)度有微小增加；當(dāng)三氯甲烷的濃度為5×10?6mol/L時(shí)，353 nm處的吸收值在光照20 s后未進(jìn)一步產(chǎn)生明顯降幅；而當(dāng)三氯甲烷的濃度為5×10?5mol/L時(shí)，光照60 s后偶氮生色團(tuán)的反順異構(gòu)轉(zhuǎn)變才趨于平衡，AZO-PTCDI的濃度越大，偶氮基團(tuán)的吸收強(qiáng)度隨光照時(shí)間下降的速度越慢。這可能是因?yàn)闈舛容^大時(shí)，溶劑化作用有限，AZO-PTCDI分子間存在弱的相互作用，光致反順異構(gòu)時(shí)需要克服的位阻效應(yīng)較大，反順異構(gòu)的轉(zhuǎn)變達(dá)到平衡需要的時(shí)間更長(zhǎng)。

AZO-PTCDI濃度/( mol·L?1): (a) 5×10?6；(b) 5×10?5

圖2 AZO-PTCDI的三氯甲烷溶液隨光照時(shí)間變化(=365 nm)的紫外?可見(jiàn)吸收光譜

Fig. 2 Time-dependent UV-vis spectra of UV irradiated (365 nm) AZO-PTCDI chloroform solution

AZO-PTCDI的三氯甲烷溶液隨光照時(shí)間的熒光發(fā)射光譜見(jiàn)圖3，可見(jiàn)其熒光發(fā)射強(qiáng)度隨光照時(shí)間的延長(zhǎng)均表現(xiàn)為先大幅度衰減，后緩慢增加。這可能是因?yàn)楣庹蘸笈嫉鶊F(tuán)的分子空間幾何構(gòu)型的變化導(dǎo)致偶氮基團(tuán)和通過(guò)共價(jià)鍵連接的烷基支鏈基團(tuán)與苝稠環(huán)之間的空間距離變小，兩者相關(guān)電子軌道的重疊程度增加，同時(shí)偶氮基團(tuán)自身的偶極矩增加，分子內(nèi)光致電子轉(zhuǎn)移率增加，致使苝酰亞胺基團(tuán)的熒光發(fā)射強(qiáng)度在一定程度上發(fā)生衰減[8, 12]。隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，可能存在較弱締合作用的AZO-PTCDI分子由于N-取代基團(tuán)的分子空間構(gòu)型發(fā)生變化而解離，分子間的電荷轉(zhuǎn)移減弱，從而表現(xiàn)為熒光發(fā)射強(qiáng)度有所提高。

AZO-PTCDI濃度/( mol·L?1): (a) 5×10?6；(b) 5×10?5

圖3 AZO-PTCDI三氯甲烷溶液隨光照時(shí)間變化的熒光光譜(激發(fā)波長(zhǎng)為550 nm)

Fig. 3 Time-dependent fluorescence spectra of UV irradiated (365 nm) AZO-PTCDI chloroform solution(Excitation wavelength is 550 nm)

2.2 相轉(zhuǎn)移法組裝的AZO-PTCDI的形貌結(jié)構(gòu)

相轉(zhuǎn)移組裝法是制備π-共軛功能分子低維微納米材料的簡(jiǎn)單有效的方法[13, 18]。圖4所示為AZO-PTCDI以甲醇(“不良”溶劑)與三氯甲烷(“良”溶劑)不同體積比(7:1，5:1，3:1，1:1)的溶液為兩相溶劑，相轉(zhuǎn)移組裝7 d后得到的聚集體形貌結(jié)構(gòu)的SEM圖像。從圖4可見(jiàn)：當(dāng)甲醇與三氯甲烷體積比為7:1或5:1時(shí)，自組裝形成結(jié)構(gòu)為類(lèi)纖維的結(jié)構(gòu)；當(dāng)兩者的體積比減小至1:1時(shí)，則形成了較規(guī)則的片狀結(jié)構(gòu)。組裝溶液的紫外?可見(jiàn)吸收光譜見(jiàn)圖5。從圖5可見(jiàn)：的0-1與0-0吸收峰比值隨甲醇體積的增加而增大，其最大吸收峰從588 nm 紅移至592 nm；波長(zhǎng)從362 nm紅移至380 nm。這表明：一方面，AZO-PTCDI的長(zhǎng)烷基支鏈以及1，6，7，12位取代的對(duì)叔丁基苯氧基團(tuán)的存在增大了分子沿π?π方向堆疊的空間位阻，削弱了分子間的π?π作用力，因而難以組裝形成非常有序的一維聚集體；另一方面，隨著“良”溶劑三氯甲烷用量的增加，對(duì)AZO-PTCDI的溶劑化作用增強(qiáng)，在一定程度上抵消了部分分子間的π?π作用和烷基鏈的疏水作用，不利于染料分子沿π?π方向堆積形成規(guī)整的聚集體結(jié)構(gòu)[13]，這與SEM圖像所示結(jié)果相符。

甲醇與三氯甲烷的體積比：(a) 1:1；(b) 3:1；(c) 5:1；(d) 7:1

圖4 相轉(zhuǎn)移法制備的AZO-PTCDI聚集體結(jié)構(gòu)的FE-SEM圖像

Fig. 4 FE-SEM images of AZO-PTCDIaggregates obtained by phase-transfer self-assembly between methanol and a concentrated chloroform solution

圖5 AZO-PTCDI相轉(zhuǎn)移組裝的聚集體溶液的紫外?可見(jiàn)吸收光譜(5×10?4 mol·L?1)

2.3 偶氮基團(tuán)的光響應(yīng)對(duì)組裝聚集體形貌結(jié)構(gòu)的影響

將未光照和UV光照2 min后的三氯甲烷溶液分別快速注入不同體積的“不良”溶劑甲醇中擴(kuò)散一段時(shí)間后得到的聚集體的形貌結(jié)構(gòu)如圖6所示。從圖6可見(jiàn)：與相轉(zhuǎn)移組裝法相比，由于分子擴(kuò)散速度過(guò)快導(dǎo)致分子的組裝聚集過(guò)程較迅速，由這種方法得到的聚集體形貌結(jié)構(gòu)的規(guī)整性要差一些；當(dāng)甲醇與三氯甲烷體積比為1:1時(shí)，未光照和UV光照情況下制備的AZO-PTCDI的聚集體形貌結(jié)構(gòu)相差不大(圖6(a)和5(b))；隨著三氯甲烷的用量的減少，未光照情況下AZO-PTCDI的聚集體結(jié)構(gòu)更規(guī)整，表現(xiàn)為短的一維結(jié)構(gòu)。紫外?可見(jiàn)吸收光譜實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)聚集過(guò)程的吸收光譜見(jiàn)圖7。從圖7可見(jiàn)：將AZO-PTCDI的三氯甲烷溶液注入“不良”溶劑甲醇中的瞬間，分子即發(fā)生了快速聚集，與AZO-PTCDI在三氯甲烷中的吸收光譜相比，苝酰亞胺基團(tuán)的0-1與0-0吸收峰的比值明顯增大，且隨著甲醇與三氯甲烷體積比的增大，兩者比值逐漸增大；與未光照的吸收光譜相比，UV光照后偶氮生色團(tuán)的吸收峰發(fā)生5~7 nm的紅移，偶氮生色團(tuán)的吸收峰強(qiáng)度與苝酰亞胺基團(tuán)吸收峰強(qiáng)度的比值更大，苝酰亞胺基團(tuán)的0-1與0-0吸收峰的比值較小，表明AZO-PTCDI分子間π?π相互作用較小。

甲醇與三氯甲烷的體積比及光照時(shí)間：(a) 1:1，0 min；(b) 1:1，2 min；(c) 3:1，0 min；(d) 3:1，2 min；(e) 5:1，0 min；(f) 5:1；2 min；(g) 7:1，0 min；(h) 7:1，2 min

圖6 AZO-PTCDI的三氯甲烷溶液在甲醇中快速擴(kuò)散組裝形成的聚集體結(jié)構(gòu)的FE-SEM圖像

Fig. 6 FE-SEM images of AZO-PTCDI aggregates obtained by rapid injection of concentrated chloroform solution into methanol (5×10?4mol·L?1)

AZO-PTCDI 三氯甲烷溶液的光照時(shí)間(365 nm)/min：(a) 0; (b) 2

光照時(shí)間/min：1—0; 2—1; 3—5; 4—10; 5—30; 6—60

圖7 AZO-PTCDI的三氯甲烷溶液在甲醇中快速擴(kuò)散組裝過(guò)程的吸收光譜(甲醇與三氯甲烷體積比為7/1)

Fig. 7 UV-vis spectra changes of AZO-PTCDI suspension obtained by rapid injection of concentrated chloroform solution into methanol (Volume ratio of methanol to chloroform is 7/1)

以上研究結(jié)果表明：一方面，由于光照后偶氮基團(tuán)由反式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轫樖浇Y(jié)構(gòu)，偶氮苯的2個(gè)苯環(huán)不再共平面，N?取代基的幾何空間體積增大，AZO-PTCDI分子間的π?π堆積作用減弱，相應(yīng)的聚集體結(jié)構(gòu)規(guī)整性較差；另一方面，隨著三氯甲烷的用量減小，對(duì)AZO-PTCDI的溶劑化作用減弱，分子間π?π相互作用增大，成為分子聚集的主要驅(qū)動(dòng)力，因而未光照和UV光照的AZO-PTCDI分子由于幾何空間體積不同其分子間π?π相互作用的程度不同，在聚集體形貌結(jié)構(gòu)方面表現(xiàn)出明顯的差異，這與SEM結(jié)果相吻合。

3 結(jié)論

1) 以3，5-二羥基苯甲醇和4-羥基-4’-硝基偶氮苯為原料，通過(guò)多步有機(jī)化學(xué)反應(yīng)合成了一種新的含偶氮基團(tuán)的苝酰亞胺染料。

2) AZO-PTCDI的濃度越大，位于353 nm處的偶氮特征吸收峰強(qiáng)度隨光照時(shí)間下降的速度越慢。

3) 當(dāng)“不良”溶劑甲醇與“良”溶劑三氯甲烷的體積比為7:1或5:1時(shí)，相轉(zhuǎn)移組裝形成結(jié)構(gòu)較規(guī)整的類(lèi)纖維狀結(jié)構(gòu)；當(dāng)兩者的體積比減小至1:1時(shí)，則形成了較規(guī)則的片狀結(jié)構(gòu)。

4) 未光照和UV光照2 min的AZO-PTCDI三氯甲烷溶液快速擴(kuò)散到甲醇中所制備的聚集體形貌結(jié)構(gòu)存在明顯的差異；前者表現(xiàn)為短的一維結(jié)構(gòu)，后者為不規(guī)則的球狀結(jié)構(gòu)，這表明有望借助光驅(qū)動(dòng)偶氮基團(tuán)的光致順?lè)串悩?gòu)實(shí)現(xiàn)苝酰亞胺染料聚集體的形貌結(jié)構(gòu)和性能的調(diào)控。

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Synthesis and control of aggregate structures of

YANG Xinguo1, 2, LIU Cun, ZHONG Wenbin1, YANG Gao1, ZHANG Fengju1, LIU Zhenhui1, 3

(1. College of Materials Science & Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China;2. State Key Laboratory of Silicon Materials, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China;3. Hunan Xiangwei Co. Ltd., Huaihua 419323, China)

A new azo compound containing amino group was synthesized starting from 3, 5-dihydroxybenzyl alcohol and 4-hydroxy-4’-nitro-azobenzene. Then a novel azo-perylene bisimide dyad (AZO-PTCDI) was received through condensation of the azo compound and 1, 6, 7, 12-(4-tertbutyl phenoxy)-3, 4, 9, 10-perylene tetracarboxylic dianhydride. The influences of UV irradiation time and dyad concentration on the optical properties of AZO-PTCDI were investigated by UV-Vis absorption spectra and fluorescence spectra. The results show that higher concentration of the dyad slows down with the decrease of absorption intensity of AZO group, indicating that the rate of-transition is slower with the increase of the concentration. For the structure of AZO-PTCDI aggregates prepared by the phase transfer assembly, the larger the volume ratio of methanol and chloroform, the more regular the fibrous aggregates assembled. Finally. There is apparent difference between the SEM images of aggregates assembled from the photoisomerized AZO-PTCDI in chloroform and that obtained without photoisomerization of AZO-PTCDI, which suggests that the former is irregular spheres and the latter is short fibrous structure. Due to the photo-induced-transition, the geometrical configuration changes of N?substituent in PTCDI weaken the π?π interactions of perylene cores and hydrophobic interactions of alkyl chains, leading to the disordered arrangement of molecules.

azobenzene; perylene bisimide; photoisomerization; phase transfer assembly

O641

A

1672?7207(2015)01?0073?08

2014?02?22；

2014?04?21

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50573019, 51273061)；浙江大學(xué)硅材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目(SKL2009-5) (Projects(50573019, 51273061) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(SKL2009-5) supported by Open Fund of State Key Laboratory of Silicon Materials, Zhejiang University)

楊新國(guó)，博士，從事有機(jī)高分子功能材料的研究；E-mail: hnxgyang@hnu.edu.cn

10.11817/j.issn.1672?7207.2015.01.010

(編輯 陳燦華)