第二百零七章 多半是实验失败,气到自闭啦(求订阅)(1 / 2)

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张疆实验室。

韩嘉莹开启液相色谱仪,提纯昨天拌好样的产物,陈婉清则前往通风橱,处理反应。

许秋也开始准备下一步反应——PDI分子的改性。

在没收到那篇JACS审稿前,他的想法是合成出简单PDI分子,然后直接做3D-PDI,赶快把这个想法给发表出来。

现在既然其他人已经把3D-PDI的概念给提出来了,反而不用那么急了。

他打算循序渐进,先把几种目前已知的几种高性能PDI材料合成出来,主要是扭转型、桥接型的PDI二聚体。

这些材料就算现在用不到,日后也会有机会能够用到,可以储备起来,拓展实验室内材料的广度,构建一个材料库,包括今天找光电公司销售要的小样,也是用来丰富这个材料库的。

之后每开发出来一个新材料,都可以在模拟实验室II中,将其与材料库中材料相匹配,构建二元甚至多元的电池器件,试验其性能。

而且,这也算是重新走了一遍前辈们的合成之路,能够进一步积累他的合成经验。

PDI二聚体,不论是扭转型的还是桥接型,主要的设计思路都是通过二聚,使两个PDI分子之间呈现一个扭转角,从而抑制整个二聚体分子的结晶性,改善旋涂后的薄膜形貌。

不同之处在于,扭转型是直接连接两个PDI分子,而桥接型是在两个PDI分子之间额外加一个“桥”,所谓的桥就是一个小的共轭结构单元,比如噻吩、乙烯基之类的。

但要想让两个PDI分子听话的连接在一起,并不是那么容易,直接反应显然是不行的。

首先需要对PDI分子结构进行修饰,常用的方法是将其分子上的一个氢原子用溴原子取代,得到单取代的PDI-Br分子。

然后再将两个PDI-Br分子直接反应,或是引入一个桥分子,得到扭转型或是桥接型二聚体。

理论上,PDI+Br2→PDI-Br+HBr? 一步到位。

实际上会存在问题。

单个PDI分子共有8个氢原子? 因为分子是对称的,所以共有两种不同化学环境的氢原子? 分为原位和湾位? 各有4个,同一化学环境下的氢原子? 可以认为在反应活性上是等效的。

相对来说,湾位? 也就是靠近分子中央处的4个氢原子的化学活性更强? 在发生溴取代反应时更容易被取代掉。

如果控制好反应条件,原位上的氢原子几乎不会参加化学反应。

但也只能排除掉原位上的4个。

湾位上有4个氢原子,在发生溴取代反应时,就可能产生0、1、2、3、4取代的产物。

因为有相关的文献发表? 所以这个问题是有答案的? 关键在于许秋如何取舍。

一种方法,就是直接按照“2PDI+Br2→2PDI-Br”合成,再用过柱子的方法把PDI-Br给筛选出来。

这个方法优点很明显,简单粗暴,一步到位? 缺点也很明显,后处理可能比较痛苦? 产率堪忧,能有50%就烧高香了。

另一种方法? 则是在PDI湾位上先引入一个硝基,然后再将硝基还原成为氨基? 这个氨基可以同时吃掉一侧的两个氢原子? 接着在氨基的氮原子位上连一个烷基侧链? 最后再进行溴取代反应。

这个方法缺点很明显,反应步骤增加了三步……

优点不是很明显,或许产率会提高,或许不会,也可能会有一些隐性的优点。

取舍了一番,许秋选择了第一种方法。

实际上,这样直接莽的话,反应到三、四取代并不容易。

因为当PDI分子被一溴取代后,另外三个湾位上的氢原子的化学环境均发生改变,最容易发生反应的氢原子位置,变更为与一溴取代位的对位,或者说是距离一溴取代位最远的湾位。

所以得到的产物主要是一、二溴取代的产物,以及未反应的原料。

而且二溴取代的PDI也不是没有用,比如将来可以将其与三甲基锡的二取代物发生Stille耦合反应,合成PDI聚合物材料。

……

开始准备反应。

三个反应,反应原料是昨天提纯的PDI分子和溴单质,溶剂是二氯甲烷,常温反应,目标产物是单取代的PDI-Br分子。

许秋从药品柜中小心的取出装液溴的棕色瓶子,然后转移到通风橱中。

然后,称量500毫克左右PDI的PDI分子,装入50毫升容积的反应瓶内,再加入20毫升二氯甲烷作为反应溶剂,并放入一颗聚四氟乙烯的梭形磁力搅拌子。

最后一步,是加入和PDI分子等当量的液溴。

液溴是唯一在室温下呈现液态的非金属元素单质,有挥发性、毒性、腐蚀性,只能快速、粗略的称量体积。

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