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　　高等院校化学、材料、物理和信息等专业高年级本科生、研究生以及研究院所科研人员

内容简介

　　分子(纳米)器件包括分子(纳米)尺度的器件和分子(纳米)材料在器件中的应用[也称分子(纳米)材料器件]两大类别。有机分子(纳米)材料是其主要材料基础。具有光、电、磁功能的分子(纳米)材料及其器件的研究是材料领域的重要前沿课题。
　　《有机纳米与分子器件·上卷》分两卷，共17章，较全面地介绍了目前有机纳米与分子器件前沿领域的重要研究结果。主要包括分子材料、纳米材料的设计、合成、器件的物理基础和载流子传输舰,分子尺度器件，以及有机发光二极管、有机太阳能电池、有机场效应晶体管、生物传感器等分子(纳米)材料器件。并且对该领域未来的发展进行了展望。

目　　录

《纳米科学与技术》丛书序
序
前言
上卷
第1章有机功能分子(π共轭分子)的设计和合成
1. 1稠环芳烃
1.1.1 一维线型多并苯类化合物
1.1.2纳米石墨烯分子
1.1.3曲面稠环芳烃分子
1.2含有杂原子的共辗体系
1.2.1含有硫族元素的共轭体系
1.2.2含有氮族元素的共轭体系
1. 3 电子给体-受体功能分子
1.4 小

《纳米科学与技术》丛书序 
序 
前言 
上 卷 
第1章有机功能分子(π共轭分子)的设计和合成  
1. 1稠环芳烃  
1.1.1 一维线型多并苯类化合物  
1.1.2纳米石墨烯分子  
1.1.3曲面稠环芳烃分子  
1.2含有杂原子的共辗体系  
1.2.1含有硫族元素的共轭体系  
1.2.2含有氮族元素的共轭体系  
1. 3 电子给体-受体功能分子  
1.4 小  
参考文献  
第2章有机共轭材料中的载流子传输理论  
2.1引言  
2.1.1有机半导体中的电荷传输理论简介  
2.1.2影响迁移率的因素  
2.2局域跳跃机制下舰预测载流子迁移率  
2.2.1电荷转移速率理论:从经典到量子  
2. 2. 2电荷扩散模拟  
2.2.3电荷传输参数的计算  
2.2.4基于经典速率公式和近似扩散系数的研究  
2.2.5分子尺度以及晶体结构对迁移率的影响  
2.2.6高迁移率的分子设计思路  
2.2.7量子核隧穿效应以及超越微扰论  
2. 3小极化子机制：基于Holstein-Peierls模型的第一性描述  
2. 3. 1 蔡单晶的 Holstein-Peierls 模型  
2.3.2分子内及分子间振动的地位  
2.3.3温度和压强效应  
2.4 总结与展望  
参考文献  
第3章有机纳米和分子器件物理与研究方法  
3.1 引言  
3.2载流子  
3.3有机纳米和分子器件中的两种物理现象  
3.3.1库仑阻塞与库仑台阶  
3.3.2近藤效应  
3.4分子器件的研究方法  
3.4.1 LB 膜技术  
3.4.2扫描隧道显微镜技术  
3.4.3纳米间隙电极  
3.4.4其他方法  
3.5 总结与展望  
参考文献  
第4章碳纳米管  
4. 1碳纳米管简介  
4.2碳纳米管的结构与性质  
4.2.1碳纳米管的几何结构  
4.2.2单壁碳纳米管的布里渊区  
4.2.3碳纳米管的性质  
4.3碳纳米管的制备  
4.3.1单壁碳纳米管的制备  
4.3.2阵列多壁碳纳米管制备  
4.4碳纳米管的化学  
4.4.1碳纳米管的共价化学  
4.4.2碳纳米管的非共价化学  
4.4.3碳纳米管的管内填充  
4.4.4碳纳米管的化学组装与自且装  
4.5碳纳米管的应用  
4.5.1碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)  
4.5.2碳纳米管传感器  
4.5.3碳纳米管在锂离子电池中的应用  
4.5.4碳纳米管在生物医学中的应用  
4.6存在问题与发展趋势  
参考文献  
第5章石墨烯  
5.1 简介  
5.1.1石墨烯的结构与物理性质  
5.1.2石墨烯的化学性质  
5.1.3石墨烯的制备  
5.2影响石麵场效应晶体管性能的因素  
5.2.1 衬底  
5.2.2石墨烯与金属电极的接触  
5.2.3晶界对石墨烯性质的影响  
5.2.4大面鮮晶石墨烯的制备  
5.2.5石墨烯的转移  
5.3石墨烯电学性能的调控  
5.3.1石墨烯的p型掺杂  
5.3.2石墨烯的n型掺杂  
5.3.3石墨烯的带隙调控  
5. 4 总结与廳  
参考文献  
第6章有机单分子器件  
6.1 引言  
6.2基于金属电极的单分子器件  
6.2.1金属电极对的制备方法  
6.2.2双电极单分子器件  
6.2.3三电极单分子器件  
6.2.4复合器件  
6. 3碳基电极的单分子器件  
6.3.1碳纳米管电极对制备法  
6.3.2新一代的碳基单分子晶体管  
6.3.3单分子层晶体管  
6.3.4第二代石墨烯基的单分子器件  
6. 4单分子逻辑器件  
6.4.1 分子开关  
6.4.2单分子处1!器  
6.4.3单分子环振荡器  
6.5 挑战和机遇  
参考文献  
第7章有机光电高密度信息存储材料和器件  
7.1 引言  
7.2高密度电信息存储  
7.2.1高密度电信息存储材料研究进展  
7.2.2高密度电信息存储技术研究进展  
7.3高密度光信息存储  
7. 3.1高密度光信息存储材料  
7.3.2高密度光存储技术  
7.4多功能存储  
7.4.1多位信息存储  
7.4.2多模式存储  
7.5光电高密度信息存储发展展望  
参考文献  
第8章有机发光二极管  
8.1 引言  
8.2有机发光二极管的基础知识  
8.2.1有机发光二极管的发展历程  
8.2.2有机发光二极管的结构  
8.2.3有机发光二极管的应用简介  
8.2.4有机发光二极管的制备  
8.2.5有机发光二极管的基础物理  
8.2.6有机发光二极管的性能指标  
8. 3有机发光二极管在材料和器件研究方面的新进展  
8.3.1 红光材料  
8.3.2 绿光材料  
8.3.3蓝光材料  
8.3.4 白光材料  
8.3.5紫外光和红外光材料  
8.3.6热活化延迟荧光材料  
8.3.7载流子传输、阻挡材料  
8. 3. 8荧光和磷光主体材料  
8.3.9白光器件  
8.3.10改善载流子的注人  
8.3.11改善载流子的传输  
8.3.12增加出射光的外耦合效率  
8.3.13有机发光二极管的颜色调节  
8.3.14改善有机发光二极管的对比度  
8.3.15提高有机发光二极管的寿命  
8.4 总结与展望  
参考文献  
第9章有机太阳能电池  
9.1 引言  
9.2聚合物太阳能电池  
9.2.1基本原理  
9.2.2性能参数  
9. 2. 3 分类  
9.2.4有机光伏材料  
9.3染料敏化纳晶太阳能电池  
9.3.1染料敏化电池研究起源  
9. 3. 2 电池结构与工作原理  
9.3.3 提高电池光电流  
9.3.4 提高电池光电压  
9.3.5提高电池填充因子  
9.3.6提高电池稳定性  
9.3.7其他类型太阳能电池  
参考文献  
索引  
彩图 
下 卷 
第1(章有机场效应晶体管  
10.1有机场效应晶体管简介  
10.2 OFETs 基本原理  
10. 2.1 OFETs 的结构  
10. 2. 2 OFETs 工作原理  
10.2.3 OFETs 的分类  
10.2.4 OFETs 的性能  
10.2.5 有机半导体材料  
10.2.6 OFETs 的介电层  
10.2.7 OFETs的电极材料  
10.2.8 OFETs的制备技术  
10.2.9影响OFETs性能的因素  
10. 2.10 OFETs 的应用  
10.3总结与展望  
参考文献  
第11章有机微/纳场效应晶体管  
11. 1有机半导体微/纳结构的制备  
11.1.1 气相法  
11.1.2 液相法  
11.1.3其他方法  
11.2有机微/纳场效应晶体管的结构  
11.3有机微/纳场效应晶体管的制备  
11.3.1有机/纳结构的转移  
11.3.2有机半导体微/纳晶体场效应晶体管电极制备  
11.4有机微/纳场效应晶体管的性能  
11.5有机微/纳场效应晶体管的应用  
11.6 总结与展望  
参考文献  
第12章有机光导体及应用  
12.1背景介绍  
12.1.1静电照相技术的历史  
12.1.2静电照相过程简介  
12.1.3静电照相的原理  
12.2有机光导体  
12.3 有机光导材料  
12.3.1酞菁颜料  
12.3.2偶氮颜料  
12.3.3 方酸类颜料  
12.3.4 "系颜料  
12.3.5电荷转移复合物  
12.4有机光导材料的光导机理  
12.4.1光生机理的定义和模型  
12.4.2光诱导电子转移反应  
12.5纳米有机光导材料  
12.6机会与前景  
参考文献  
第13章分子磁性材料与器件  
13.1物质磁性的基本知识  
13.1.1 物质的磁性  
13.1.2居里-外斯定律  
13.1.3 磁体  
13.2 三维磁体  
13.2.1分子基三维磁体的发现  
13.2.2氰基桥联分子基磁体  
13.2.3叠氮根桥联的分子基磁体  
13.2.4含有其他桥联配体的三维磁体  
13.3高低自旋转换分子材料  
13.3.1热致自旋转换化合物  
13.3.2光致自旋转换化合物  
13.4单分子磁体和单链磁体  
13. 4.1单分子磁体  
13.4.2 单链磁体  
13.5手性分子磁体  
13.5.1具有手性结构的氧氮自由基桥联分子磁体  
13.5.2具有手性结构的叠氮桥联分子磁体  
13.5.3具有手性结构的氰基桥联分子磁体  
13.5.4具有手性结构的羧酸桥联分子磁体  
参考文献  
第14章有机非线性光学材料  
14.1非线性光学简介  
14.2有机二阶非线性光学发色团  
14.2.1有机二阶非线性光学发色团发展历史及相关理论  
14.2.2兼具大的非线性光学性能和良好光学透明性的有机二阶非线性光学 
发色团  
14.3有机二阶非线性光学高分子  
14.3.1线型有机二阶非线性光学高分子  
14.3.2 二阶非线性光学树状高分子  
14. 3. 3 二阶非线性光学超枝化高分子  
14.4有机三阶非线性光学材料  
14.5 展望  
参考文献  
第15章生物分子纳米机器  
15. 1 核酸分子机器  
15.1.1核酸发现简史  
15.1.2核酸分子机器的类型  
15.1.3环境因素调控的DNA分子机器  
15.1.4 DNA分子机器的应用  
15.2蛋白质分子机器  
15.2.1旋转式蛋白质马达  
15.2.2直线运动的蛋白质马达  
15.3 展望  
参考文献  
第16章有机纳米材料与分子传感体系  
16.1 概述  
16.1.1 有机纳米材料  
16.1.2化学生物传感器  
16.2分子传感体系  
16.2.1基于主客体超分子化学的分子传感体系  
16.2.2基于共轭聚合物的分子传感体系  
16.2.3基于生物大分子的分子传感体系  
16.3 展望  
参考文献  
第17章有机半导体激光  
17.1 引言  
17.2有机半导体激光的基本原理  
17.2.1激光器的构造以及激光的特性  
17.2.2自发发射、受激发射与受激吸收  
17.2.3光的放大  
17.3有机半导体发光材料受激发射的酿方法  
17.3.1瞬态菜浦探测光谱研究  
17.3.2放大自发射研究  
17.4有机半导体激光的材料体系和谐振腔结构  
17. 4.1有机半导体激光的材料体系  
17.4.2有机半导体激光的谐振腔结构  
17.5有机晶体激光  
17.5.1有机晶体的发光效率与分子堆积模式的关系  
17.5.2几种具有高发光效率的有机晶体的放大自发射和激光  
17.6有机电泵浦激光研究进展  
17.6.1有机电菜浦激光  
17.6.2间接电菜浦有机激光  
17.7总结与展望  
参考文献  
附录缩略语  
索引1  
彩图 
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在线试读部分章节

　　第1章有机功能分子（π共轭分子）的设计和合成
　　宋亚斌王超张关心徐伟王朝晖张德清朱道本
　　1.1稠环芳烃
　　1825年，苯分子首次被发现[1]，它的分子式为C6H6。在化学史上，苯的结构曾经引起广泛的争论。苯分子只有6个氢原子，说明它的碳原子处于极不饱和状态，化学性质应该很活泼。但是苯的化学性质却非常稳定’说明它与不饱和有机物的结构不一样。德国化学家凯库勒在1865年发表了有关苯环结构的论文，阐明了苯分子是一个六角形环状结构，其具有一个闭合的共辗体系，六个碳原子的π电子云分布是一样的。苯分子的凯库勒结构式一直沿用至今，苯环结构式的发现开启了对芳香化合物的研究热潮。
　　19世纪中期，人们在煤焦油中首次发现了稠环芳烃化合物（polycyclicaro-matic hydrocarbons，PAHs)，它是由两个或两个以上的六元苯环以两个邻位碳原子相偶合在一起而形成的芳香性化合物，可以看作二维石墨片段的分子模型单元"]。与苯环类似，稠环芳烃的π电子在分子内是离域的，π电子云的极化率很高。由于共辗体系较大，稠环芳烃分子间的ππ相互作用较强，从而使其在超分子、导电、超导、磁性、光学性质、光电转换、发光等方面具有重要的酿价值和应用前景"]。因而，稠环芳烃不仅是一类重要的有机功能分子，而且还是分子工程、晶体工程、药物设计、分子电子学以及有机化学、无机化学、有机金属化学等方面的主要构建单元。
　　长期以来’稠环芳烃一直是舰化学、有机合成化学和材料化学领域的研究热点。虽然少数的小相对分子质量的稠环芳烃可由煤焦油等中分离提纯得到，但大多数的、具有独特构型及光、电、磁功能性质的稠环芳烃需要人工合成。从结构上看，稠环芳烃是以苯环为基本单通过不的方式共辗而成。娜结构的寺点，我们将首先介绍沿一维方向扩展的线型多并苯类分子，然后基于当前的热点_石墨烯_介绍具有确定结构的纳米石麵分子，最后再就面稠环芳烃进行阐述。
　　1.1.1 -维线型多并苯类化合物
　　国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)对多并苯类化合物(acenes)定义如下：多并苯化合物是由多个苯环以线状排列而成的一类稠环芳烃化合物"]。常见的多并苯化合物，如萘、蒽、并四苯、并五苯、并六苯(结构式如图1. 1所示），均为平坦的刚性分子。由于具有良好的超导和半导体属性，一维线型的多并苯类化合物得到了广泛研究。
　　图1.1苯和多并苯类化合物的结构式 1.苯；2.萘；3.蒽；4.并四苯；5.并五苯；6.并六苯

第1章有机功能分子（π共轭分子）的设计和合成 
　　宋亚斌王超张关心徐伟王朝晖张德清朱道本 
　　1.1稠环芳烃 
　　1825年，苯分子首次被发现[1]，它的分子式为C6H6。在化学史上，苯的结构 曾经引起广泛的争论。苯分子只有6个氢原子，说明它的碳原子处于极不饱和状 态，化学性质应该很活泼。但是苯的化学性质却非常稳定’说明它与不饱和有机物 的结构不一样。德国化学家凯库勒在1865年发表了有关苯环结构的论文，阐明了 苯分子是一个六角形环状结构，其具有一个闭合的共辗体系，六个碳原子的π电子 云分布是一样的。苯分子的凯库勒结构式一直沿用至今，苯环结构式的发现开启 了对芳香化合物的研究热潮。 
　　19世纪中期，人们在煤焦油中首次发现了稠环芳烃化合物（polycyclicaro-matic hydrocarbons，PAHs)，它是由两个或两个以上的六元苯环以两个邻位碳原 子相偶合在一起而形成的芳香性化合物，可以看作二维石墨片段的分子模型单 元"]。与苯环类似，稠环芳烃的π电子在分子内是离域的，π电子云的极化率很 高。由于共辗体系较大，稠环芳烃分子间的ππ相互作用较强，从而使其在超分 子、导电、超导、磁性、光学性质、光电转换、发光等方面具有重要的酿价值和应用 前景"]。因而，稠环芳烃不仅是一类重要的有机功能分子，而且还是分子工程、晶 体工程、药物设计、分子电子学以及有机化学、无机化学、有机金属化学等方面的主 要构建单元。 
　　长期以来’稠环芳烃一直是舰化学、有机合成化学和材料化学领域的研究热 点。虽然少数的小相对分子质量的稠环芳烃可由煤焦油等中分离提纯得到，但大 多数的、具有独特构型及光、电、磁功能性质的稠环芳烃需要人工合成。从结构上 看，稠环芳烃是以苯环为基本单通过不的方式共辗而成。娜结构的寺点，我 们将首先介绍沿一维方向扩展的线型多并苯类分子，然后基于当前的热点_石 墨烯_介绍具有确定结构的纳米石麵分子，最后再就面稠环芳烃进行阐述。 
　　1.1.1 -维线型多并苯类化合物 
　　国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)对多并苯类化合物(acenes)定义如下： 多并苯化合物是由多个苯环以线状排列而成的一类稠环芳烃化合物"]。常见的多并苯化合物，如萘、蒽、并四苯、并五苯、并六苯(结构式如图1. 1所示），均为平坦的 刚性分子。由于具有良好的超导和半导体属性，一维线型的多并苯类化合物得到 了广泛研究。 
　　图1.1苯和多并苯类化合物的结构式 1.苯；2.萘；3.蒽；4.并四苯；5.并五苯；6.并六苯 
　　对多并苯类分子的关注首先是由于蒽、并四苯和并五苯具有超导性质，它们的 超导临界温度分别为4K、2. 7K和2K[5]。之后，利用多并苯类化合物作为有机场 效应材料得到了更为广泛的研究。尤其是并五苯，它是目前有机场效应晶体管材 料的“醒”分子。随着并苯环数量的增加，化合物的最高已占分子轨道（HOMO) 能级升高，有利于空穴的注入;另外，线型芳烃化合物的平面结构有利于固态结构 中分子间的堆积，从而有利于载流子的传输。并五苯已经成为研究最为广泛 的有机场效应材料之一，已被广泛用于射频卡、电子纸、显示驱动等应用研究领域。 并五苯分子在单晶结构中呈“人”字形堆积（herringbone stacking)，分子间的 C-H…1.作用对电荷传输贡献较大[6]。Lin等[7]报道的并五苯有机薄膜晶体管 (OTFT)器件的迁移率高达！ 5cm2 L-1，开关比超过108，阈值电压接近于 OV。Kelly等[8]报道其多晶薄膜的迁移率已超过5.0cm2 L-1，开关比大于 108。然而并五苯难溶于有机溶剂，且在空气中很不稳定，严重制约了其制备工艺 和实际应用。 
　　苯、萘、蒽可以从煤焦油中提取得到，但是对于具有更多苯环的并苯类分子，则 需要通过多步有机反应进行合成。尽管开发了很多好的合成方法去制备一维线型 多并苯类化合物，但到目前为止，还是没有通用的方法去合成多并苯类化合物。 Clar和John[9]首次报道了并五苯的制备[图1.2中的方法(a)]，他们以2，-二甲 基苯-苯丙酮为起始原料通过Fried?-Cmfts反应制备了化合物7，再将7在铜粉中 加热制备成二氢并五苯）最后脱氢得到并五苯化合物。现在，合成并五苯的最简 单的方法_是通过A1-环己醇还原并五苯醌9[图1. 2中的方法(b)]。 
　　并五苯所具有的优良的场效应性质使得科研人员对具有更多苯环的并苯类化 合物有了更大的研究兴趣。1939年和1942年，MarSChalk[11]和Clar[12]别报道 了并六苯的合成(图1.3)，他们以二氢并六苯为原料，分别通过Pd/C和Cu进行 还原，制备了并六苯。之后，Bailey等改进了并六苯的合成方法[3](图1.4)，首先图1. 2制备并五苯的两种合成方法 
　　6 
　　图1. 3并六苯的制备方法一 
　　图1. 4并六苯的制备方法二 
　　通过D?s-Alder反应合成含有'个六元环的前体醌类化合物，再将醌类化合物还 原，最后脱氢制备得到并六苯。 
　　当然，也有合成并七苯的报道。对并苯类化合物深人的研究表明，苯环数目的 增加给并苯类化合物带来很多优点，如能级差减小，共轭体系增大，分子间作用增 强，这些都有利于载流子的传输。然而，不可避免的是，随着苯环的增多，化合物溶 解性降低，稳定性变差，合成难度增加。因此，到目前为止，并五苯始终是并苯类化 合物中研究得最多的分子。 
　　鉴于多并苯难溶性的特点，研究人员设计合成了一些可溶性的多并苯类衍生 物，如图1.5中的全氟代并五苯[14]、图1.6中的红荧烯11和并五苯衍生物 
　　12[15"18]，通过取代基的引人提高它们的溶解性和稳定性。全氟代的并五苯可以通 过图1. 5所示的五步反应进行合成，单晶结构显示其并五苯骨架是平坦的平面，它 也是一种良好的有机半导体材料"4]。这些可溶的多并苯类化合物可通过旋涂的 方法在晶体管衬底上形成薄膜，通过热处理等方法原位还原成并五苯薄膜，进而制 
　　备OTFT器件。红荧烯11是一种商品化的苯基取代的线型并苯化合物，和其母 体化合物并四苯不同，它在有机溶剂中具有良好的溶解性。用红荧烯制备的薄膜 晶体管(TFT)器件性能较差，迁移率在10-3 cm2. V"1 ? s"1左右，但是，通过一些器 件结构和制备技术的改进，红荧烯的TFT器件性能得到提高，迁移率达 到0. 7cm2.V-.s-1[19]。 
　　F OH O F OH O OH F 
　　Ph Ph 
　　SiPr3 
　　11 12 
　　图1. 6多并苯类衍生物 
　　1.1.2纳米石墨烯分子 
　　自从2004年Geim发现石墨烯(graphene)?以来，石墨烯受到了全世界科学 家的广泛关注。石墨烯是单原子层的石墨晶体薄膜，其晶格是由碳原子构成的二 维蜂窝结构。从结构上看，单层石墨烯是由成千上万个六元碳环构成。稠环芳烃 (PAHs)可以看作由Sp2杂化碳原子构成的二维石墨片段，因而具有纳米尺度大小 的稠环芳烃分子可以被称为纳米石墨烯分子。由于在电子材料领域(如场效应晶 体管、光电二极管、太阳能电池、液晶材料等)有很好的研究前景，纳米石墨烯引起 了大家广泛的关注。 
　　1. 1. 2. 1 六苯并晕苯类化合物 
　　近来，二维的盘状PAHs分子引起了大家更多的兴趣。其中经典的例子是六 苯并晕苯类化合物（hexa-hexabenzocoronene，HBC)。 HBC 具有 D6h 对称 轴，可以被看作组建石墨烯的单元，其尺度大概为lmn。这一类化合物分子间存 在强烈的相互作用，当以适当的烷基链修饰后，可以形成稳定的柱状液晶相， 对其进行超分子自组装形成的高度有序的一维柱状超级结构可以看作纳米导线， 其在有机场效应管、有机太阳能电池等分子器件中得到了广泛应用[21]。 
　　研究组首次报道了册。分子的合成(图1. B所示）。他们发现化合物13 在苯作溶剂的条件下溴化会得到深棕色的沉淀物，沉淀物在153°C加热会得到化 合物14。进一步加热到481C，可以获得淡黄色的HBC分子15。紫外/可见吸收 光谱显示，在1，2，4-三氯苯溶液中，HBC存在三个明显的谱带:MOrnn处存在着低 能量的a带，360nm处有带，387nm处有p带[22]。 
　　图1.7 HBC的合成(Clar等报道） 
　　Halleux研究组稍后采用了另两种方法合成了 HBC分子（图1.8)。化合物 16在AlCl3/NaCl条件下脱氢成环以及化合物1(在Zn/ZnCl2条件下均能得到 HBC分子，但是产率均不高，分别为3%和8%[23]。Schmidt研究组在1986年报 道了苯醌类化合物18在苯基锂下能以29%?46%产率得到产物19，随后经过 AlCl3/NaCl 熔化(3min，120°C)和 Cu(_°C)二步反应能以 0.4%产率得到 HBC 
　　图1. 8 HBC的合成(Halleux等报道) 
　　分子（图1.9)闕。 
　　18 19 
　　图1. 9 HBC的合成(Schmidt等报道） 
　　以上合成方法的产率都比较低。Mlillen研究组采用了 Scholl型的脱氢反应 有效地合成了一系列不同取代的HBC分子，如图1.10所示，其采用的催化剂可 以是AlCl3/CuCl2、AlCl3/Cu(OTf)2、FeCl3等。合成策略是，首先将取代的二苯 炔分子在Co2(CO)条件下发生三聚成环反应，随后在不同的Scholl催化条件下 脱氢成环，高产率地得到不同取代的HBC类化合物[25]。 
　　图1. 10 HBC的合成(Mtillen等报道) 
　　在前述基础上，Mlillen研究组开发了不对称HBC衍生物的合成方法。如 图1. 11所示，利用环戊二烯酮衍生物20和不同取代的二苯炔21的Diels-Alder环 加成反应，可以得到六苯并苯衍生物22，然后，进一步在FeCl3条件下氧化脱氢得 到HBC衍生物23。这种分子间的Diels-Alder环加成反应可以用来制备各种拓 扑结构或扩展！体系的全苯型PAHs分子，而且，通过选择性功能修饰，改变环戊 二烯酮和二苯乙炔上的取代基，可以得到一系列不同取代基的大PAHs分子。图 中取代基团可以是卤素原子、羰基、羧基、羟基、氨基、酰胺基等，这样可进一步对其 进行功能化修饰，以研究其自组装行为的改变。 
　　通过上面的合成方法，-系列含有可增强溶解度的烷基链以及溴代的HBC 衍生物得到了合成。通过进一步的金属催化的偶合反应进行功能化，可以得到不 同液晶性能的HBC衍生物分子[26]。

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