Organic Charge-transfer Complexes (Organic chemistry; a series of monographs) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Academic Press Inc

作者:Roy Foster

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1969-10

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780122626500

丛书系列:

图书标签:

• Organic
• Complexes
• Charge-Transfer
• Organic Chemistry
• Charge-Transfer Complexes
• Organic Materials
• Molecular Interactions
• Photochemistry
• Spectroscopy
• Electronic Structure
• Donor-Acceptor Systems
• Organic Semiconductors
• Materials Science

有机电荷转移配合物的形成、结构与应用 引言 电荷转移（Charge-transfer, CT）配合物是化学领域一个引人入胜的研究方向，它们由电子供体（D）和电子受体（A）分子通过非共价键相互作用形成，其中电子从供体转移到受体，产生一个部分或完全的电荷转移状态。这种独特的相互作用赋予了CT配合物一系列引人注目的物理化学性质，包括显著的光学吸收、电致发光、导电性以及催化活性等。有机CT配合物，顾名思义，是指由有机分子作为供体和受体形成的CT配合物。近年来，随着有机合成化学和材料科学的飞速发展，功能各异的有机CT配合物的设计、合成与应用研究日益受到重视，并在多个领域展现出巨大的潜力。 本卷着重于深入探讨有机电荷转移配合物的基本原理、合成策略、结构表征、光谱性质以及在不同领域的应用。我们将从CT配合物形成的微观机制出发，逐步展开对各类有机供体和受体分子的介绍，并详细阐述它们之间如何通过π-π堆积、氢键等作用力构建稳定的配合物结构。此外，本卷还将重点关注CT配合物独特的光物理和电化学性质，以及如何通过分子设计来调控这些性质，以满足特定应用的需求。最后，我们将深入探讨有机CT配合物在光电子器件、传感、催化、医药等领域的最新研究进展和未来发展趋势。 第一章：有机电荷转移配合物的基本原理 本章将系统性地介绍有机电荷转移配合物形成的基础理论。我们将从分子轨道理论的角度出发，解释供体和受体分子HOMO（最高占据分子轨道）与LUMO（最低未占据分子轨道）能级匹配对CT作用的影响。CT配合物的形成是一个能量平衡过程，理论上，当供体的HOMO能级高于受体的LUMO能级时，电子更容易从供体跃迁至受体。我们将详细讨论CT配合物中电子转移的程度，以及如何通过光谱学手段（如紫外-可见吸收光谱）来监测CT带的出现和位置，从而定量评估CT配合物的强度。 此外，本章还将深入探讨影响CT配合物形成的关键因素，包括： 分子结构与电子效应： 供体和受体分子的固有电子性质，如供电子基团和吸电子基团的存在，对HOMO和LUMO能级的影响。例如，富电子的芳香环和杂环通常是良好的电子供体，而具有强吸电子基团（如氰基、硝基、氟原子）的分子则是优良的电子受体。 空间排列与堆积模式： CT配合物的形成很大程度上依赖于供体和受体分子在固态或溶液中的空间排列方式。π-π堆积是形成CT配合物最常见的相互作用模式，分子间的堆积距离和取向直接影响了电荷转移的效率。我们还将讨论其他辅助相互作用，如氢键、范德华力等，它们如何稳定CT配合物的结构。 溶剂效应： 溶剂的极性、介电常数以及与CT配合物的相互作用（如溶剂化）会显著影响CT配合物的形成、稳定性和吸收光谱。本章将分析不同溶剂环境下CT配合物的行为差异。 第二章：有机供体与受体分子的设计与合成 本章将聚焦于有机CT配合物的构筑单元——有机供体和受体分子的设计理念与合成策略。 2.1 有机电子供体 我们将介绍各类功能化的有机供体分子，它们通常具有较高的HOMO能级和良好的电子离域能力。主要包括： 富电子芳香族化合物： 如蒽、芘、荧蒽、稠环芳烃衍生物，以及其取代物（如甲氧基、氨基、烷氧基等）。 杂环化合物： 如噻吩、吡咯、呋喃、吲哚、咔唑等及其衍生物。 具有供电子基团的共轭体系： 如TTF（四硫富瓦烯）及其衍生物，它们是经典的强电子供体。 新型供体材料： 诸如D-π-A（给体-π桥-受体）类分子，以及基于咔咯、哇咯等新型骨架的供体。 我们将详细讨论这些供体分子的结构特点、电子效应，以及它们在引入特定官能团以调控HOMO能级和溶解性等方面的合成方法。 2.2 有机电子受体 本章将详细阐述各类有机电子受体分子，它们通常具有较低的LUMO能级和强的吸电子能力。主要包括： 富电子缺电子芳香族化合物： 如TCNQ（四氰基喹二甲烷）及其衍生物，TCNE（四氰基乙烯），DDQ（二氰二亚甲基喹二甲烷）。 具有强吸电子基团的共轭体系： 如具有氰基、硝基、卤素、三氟甲基等取代基的芳香族或杂环化合物。 金属有机配合物作为受体： 讨论一些金属有机配合物作为电子受体参与CT形成的例子。 新型受体材料： 如基于ITIC（异丁二烯-1,1,3,3-四氰基丙二烯）骨架的受体，以及聚合物类受体。 我们将深入分析这些受体分子的结构特点、吸电子能力，以及通过引入吸电子基团或扩大共轭体系来降低LUMO能级和提高电子亲和势的合成策略。 第三章：有机CT配合物的结构表征与晶体工程 本章将重点介绍用于表征有机CT配合物结构的手段，以及如何通过晶体工程来精确控制配合物的分子排列和堆积模式。 X射线单晶衍射： 是确定CT配合物三维结构和分子间相互作用的最有力工具。我们将讨论如何从晶体结构中解析供体和受体分子的堆积模式、分子间距离、键角以及氢键网络等信息。 粉末X射线衍射： 用于表征多晶样品，提供物相信息和初步的结构认识。 固态核磁共振（NMR）： 提供分子环境信息，有助于分析CT配合物形成后的电子密度分布。 拉曼光谱与红外光谱（IR）： CT配合物的形成常伴随特定振动模式的移动和强度变化，可以作为CT指示剂。 晶体工程策略： 共结晶： 通过选择合适的溶剂和结晶条件，诱导特定的供体-受体分子配比和排列。 氢键调控： 利用分子内的或分子间的氢键来定向组装CT配合物。 π-π堆积设计： 通过引入推斥性或吸引性的取代基来影响分子的堆积行为。 形成固溶体或共晶： 调控组分比例，影响整体结构和性质。 第四章：有机CT配合物的光谱学与电化学性质 本章将深入探讨有机CT配合物独特的物理化学性质，并阐述如何通过分子设计来调控这些性质。 4.1 光学性质 紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）： CT配合物通常在可见光区域呈现强烈的吸收峰，即CT带。我们将讨论CT带的位置、形状与强度与供体-受体能级差、分子堆积、电子转移程度的关系。 荧光光谱： 许多CT配合物会表现出荧光猝灭或发射，我们将探讨CT配合物对荧光的影响机制，以及如何利用荧光性质进行传感。 非线性光学（NLO）性质： 一些CT配合物展现出优异的二阶或三阶非线性光学效应，例如二次谐波产生（SHG）或三阶非线性吸收。本章将介绍这方面的研究进展。 4.2 电化学性质 循环伏安法（CV）： 用于测定供体和受体分子的氧化还原电位，从而预测CT配合物的形成能力和电子转移方向。 电致化学发光（ECL）： 一些CT配合物在电化学驱动下能够发光，其发光效率和颜色与配合物的结构密切相关。 导电性： 特定排列的CT配合物可以表现出良好的电荷传输能力，甚至形成有机半导体或导体。我们将讨论影响其导电性的结构因素。 第五章：有机CT配合物的应用 本章将全面介绍有机CT配合物在各个领域的广泛应用，重点关注其在功能材料和器件中的实践。 5.1 光电子器件 有机太阳能电池（OSCs）： CT配合物作为给体-受体材料的组合，在OSCs中发挥着关键作用。我们将讨论具有高效率的PTB7-Th、PCEEF-H等体系，以及近期在聚合物太阳能电池中的应用。 有机发光二极管（OLEDs）： CT配合物的发光性质可用于OLEDs，通过合理设计分子结构，可实现不同颜色的发光。 有机薄膜晶体管（OTFTs）： 具有良好电荷传输性能的CT配合物可作为OTFTs的活性层材料。 5.2 传感材料 化学传感器： CT配合物的吸收或荧光性质随目标分析物的存在而改变，可用于检测特定离子、分子或气体。 生物传感器： 利用CT配合物与生物分子（如DNA、蛋白质）的相互作用，开发用于生物检测的传感器。 5.3 催化领域 光催化： CT配合物作为光催化剂，能够吸收光能并引发化学反应，如水分解、CO2还原等。 氧化还原催化： CT配合物本身作为氧化还原活性中心，可催化有机合成反应。 5.4 其他应用 非线性光学材料： 用于光开关、光调制器等。 电致变色材料： 通过施加电压改变颜色，用于智能窗户等。 分子电子学： 设计能够执行逻辑功能的分子器件。 药物递送与成像： 利用CT配合物的特异性结合能力或光学性质。 结论与展望 本卷对有机电荷转移配合物的形成、结构、性质及其应用进行了较为全面的梳理。有机CT配合物作为一类具有独特电子和光学性质的功能材料，其研究正处于蓬勃发展的阶段。未来，随着合成方法的不断创新和理论计算的深入，我们能够更精准地设计和调控CT配合物的分子结构与性能，从而开发出更高效率、更稳定、更具功能多样性的新型有机CT材料。特别是在有机光电子器件、先进传感技术以及绿色催化等前沿领域，有机CT配合物将展现出更加广阔的应用前景。我们期待本卷能够为相关领域的研究人员提供有价值的参考，并激发更多新的研究思路和创新成果。

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