苝酰亚胺衍生物的合成与应用进展学号：142278姓名：方飞2014 SEU目录苝系衍生物的研究历程苝酰亚胺衍生物的结构苝酰亚胺衍生物的合成苝酰亚胺衍生物的应用苝酰亚胺衍生物的前景2014 SEU苝系衍生物的研究历程•1913年，Friedlander合成了第一个苝系衍生物，广泛应用于染料和涂料工业。
•1959年，人们发现苝系衍生物高荧光量子产率的特性，开始研究其光诱导能量及电子转移过程。
•1986年，Tang等[1]首次用N,N'-二苯并咪唑-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺为n型半导体材料，酞菁铜为p型，制备p-n异质结太阳能电池，效率约1%。
•[1] Tang C W, Appl. Phys. Lett.,1986,48:183-185.•2000年，Forrest[2]小组在Tang电池的基础上，加入激子阻挡层BCP(能带3.5eV)，在AM1.5模拟太阳光下效率为2.4%。
•2009年，Sharma等[3]在苝二酰亚胺的1,7位引入苯氧基，组装太阳能电池效率达2.85%。
•2014年，Chan等[4]制备出一种新型的三维螺双芴修饰的苝酰亚胺衍生物，其光电效率可达4%。
•此外，还有Qu jianfei报道2.7%、Suresh报道3.88%、Lu Zhenhuan报道1.54%等。
•[2]Peumans P , Forrest S R. Appl . Phys. Lett . , 2000 ,76 : 2650 -2652•[3] Sharma, G. D.; Balraju, P.; Mikroyannidis, J. A.; Stylianakis, M. M.Sol.Energy Mater. Sol. Cells 2009, 93, 2025.•[4] Chan, Chin-Yiu; Wong, Yi-Chun; Wong, Hok-Lai; JOURNAL OFMATERIALS CHEMISTRY.2014,36(2):7656-7665.2014 SEU2014 SEU 苝酰亚胺衍生物的结构ortho positionPBIs 1PBIs 2苝核苝酰亚胺水溶性苝酰亚胺衍生物的合成早期对其溶解性的改善有两种方法：•一是由Langhals教授提出的在氮原子上引入增溶基团的方法，而种方法不会明显改变分子在吸收和发散上的特征，因为酰亚胺集团上的氮原子的HOMO和LUMO轨道的节点减弱了苝核和与氮相连的基团之间的耦合作用。
苝酰亚胺的HOMO（左）和LUMO（右）的轨道图2014 SEU水溶性苝酰亚胺衍生物的合成另外一种方法是由BAFS公司的Seybold教授提出的在海湾位置（bay position）引入增溶性基团，即先卤代生成二卤代或四卤代的苝酰亚胺，再通过亲核取代生成相应的衍生物。
•2014年，Pradip k等[5]通过对反应物比例的调控，合成了两种易溶于水的扭曲苝酰亚胺类衍生物PPy和PCI，研究发现：随着介质PH的降低，衍生物的混合水溶液显示出明亮的黄色PPy与PCI的分子式荧光光，通过调节供受体的比例可以获得不同的量子产率,最高可达98.1%，且PPy和PCI可以分别作为光汇聚体和能量汇聚体按4:1的比例形成复合物。
•[5] Pradip K. Sukul , Ayan Datta , Sudip Malik .Light Harvesting and Amplification of Emissionof Donor Perylene-Accepto PertleneAggregates in Aqueous Medium[J]. Chem.Eur. J., 2014, 20, 3019-3022.PPy与PCI按4:1形成复合物2014 SEU研究发现，单纯的PPy和PCI的水溶液干燥膜是以胶束态聚集的，而二者的复合物则是一维的纤维态。
纯PPy（a）、PCI（b）及其混合物（c）水溶液干燥膜的形貌（HR-TEM）2014 SEU不同摩尔含量的PPy和PCI混合水溶液的荧光光谱图2014 SEU以苝酰亚胺为构筑单元的氢键型超分子聚合物•2014年，David[6]制备了氢键型自组装超分子：A) 氢键键合的DPP—PDI—DPP单元；B)温度控制下超分子单元的自组装；C)供受体之间的电子空穴传递•[6] David Ley, Carmen X G, Karin H, etal. Cooperatively Assembling Donor-Acceptor Superstructure Direct Energyinto an Emergent Charge SeparatedState[J]. J.Am .Chem. Soc. 2014, 136:7809-7812.2014 SEU2014 SEUDPP ：PDI=2：1时在甲苯中的fs-瞬态吸收谱（分辨率200fs ）•Hsiao-Ping Fang 等[7]以苝酰亚胺为基本原料合成了分子荧光探针。
研究发现：此荧光探针对Hg 2+具有较高选择性，只有Ag+的存在会对其产生微弱的影响。
2014 SEU 苝酰亚胺衍生物荧光探针的制备[7] Hsiao-Ping Fang, Muthaiah Shellaiah, Ashutosh Singh, et al. Naked eye and fluorescent detections of Hg2+ ions and Cysteine via j-aggregation and deaggregation of a perylenebisimide derivative[J]. Sensors and Actuators B 194(2014):229-237.Hg 2+和半胱氨酸或PMDTA 作用下PBI 衍生物的团聚和解团聚() 2014 SEU2014 SEU2014 SEU-0.20.00.20.40.60.8-10-8-6-4-20J (m A /c m 2)V (V)J sc V oc(JV)maxPinV J FF Pin S IV PCE oc sc ==*)(max max 太阳能电池伏安曲线示意图•Yuefei Tao [8]等研究了供受体聚合物的微观形态与太阳能电池性能之间的关系，组建了本体异质结太阳能电池，但效率不高。
•[8] Yuefei Tao, Bryan McCulloch, Suhan Kim, et al. The relationship betweenmorphology and performance of donoracceptor rod-coil block copolymer solar cells[J]. Soft Matter,2009,5,4219-4230.2014 SEU2014 SEU三种不同形貌的聚合物以及他们的伏安曲线苝酰亚胺衍生物展望（1）溶解度高，成膜性好的衍生物；（2）吸收范围更广，吸收强度更大的衍生物；（3）涉及合成颜色可调控的新型衍生物；（4）以苝酰亚胺为基本单元构筑超分子体系；（5）用其他功能性分子对苝酰亚胺衍生物进行修饰，得到多功能的衍生物。
2014 SEU其他参考文献[9] Molla Rafiquel Islam, Elianne Dahan, Sundar Saimani, et al. Preclusion of nano scale self-assembly in block-selective non-aqueous solvents for rod–coil and coil–rod–coilmacromolecular surfactants based on perylene tetracarboxylic diimide[J]. EuropeanPolymer Journal. 2012, 48:1538-1554.[10]Franke D, Vos M, Antonietti M. Induced supramolecular chirality in nanostructured materials:Ionic self-assembly of perylene-chiral surfactant complexes[J]. CHEMISTRY OFMATERIALS. 2006, 7(18):1839-1847.[11]Zhang Yunan, Zhang Wenqiang, Nian Li, et al. Nanoscale phase separation in the bulkheterojunction structure of perylene bisimide and porphyrin by controlling intermolecular interactions[J].RSC ADVANCES. 2014,66(4):35072-35076.[12]马永山，张凤霞，吴俊森等. 水溶性苝类荧光探针的合成及对Pb2+离子的识别[J]. 冶金分析.2001,31(11):7-11.[13]莫雄，苝类衍生物有机电子传输材料的研究[D]，博士学位论文，浙江大学，2006.[14]David Ley, Carmen X G, Karin H, et al. Cooperatively Assembling Donor-AcceptorSuperstructure Direct Energy into an Emergent Charge Separated State[J]. J.Am .Chem.Soc.2014,136:7809-7812.[15] 郭础，时间分辨光谱基础[M]，高等教育出版社，2012: 224-228.2014 SEU2014 SEUSchool of chemistry and chemical engineering。