Thạc Sĩ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MỘT SỐ MONOMER VÀ COPOLYMER GỐC FLUORENE ỨNG DỤNG TRONG OLEDs

MỞ ĐẦU​

Trên thế giới, đặc biệt là những nước phát triển, các nghiên cứu và ứng dụng của polymer quang điện tử đang phát triển mạnh mẽ. Ở Việt Nam cũng đã có những nghiên cứu tiên phong, khả quan và chúng ta hoàn toàn có thể hy vọng một ngày không xa, polymer quang điện tử sẽ được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam bởi những tính năng vượt trội của chúng. Trong luận văn này, chúng tôi đã nghiên cứu tổng hợp một số monomer quan trọng trong quá trình tổng hợp các copolymer phát quang sử dụng trong OLEDs.

Luận văn này tập trung nghiên cứu tổng hợp, xác định cấu trúc các monomer là dẫn xuất của fluorene. Từ các monomer tổng hợp được, chúng tôi thực hiện phản ứng ghép cặp Suzuki để copolymer hóa tạo ra các copolymer liên hợp có tính phát quang. Điều nổi trội nhất chính là việc nghiên cứu thực hiện các phản ứng tổng hợp theo các phương pháp của “hóa học xanh”, đáp ứng phần nào các yêu cầu về bảo vệ môi trường, đồng thời giúp đơn giản hóa các điều kiện phản ứng mà các phương pháp khác đòi hỏi (thời gian thực hiện phản ứng lâu, nhiệt được cung cấp liên tục trong thời gian dài, thực hiện trong mội trường khí trơ và môi trường khan tuyệt đối ) và giúp nâng cao
hiệu quả kinh tế. Bằng các phương pháp đơn giản, chúng tôi chế tạo các loại xúc tác sử dụng cho các phản ứng khác nhau như brôm hóa, alkyl hóa và phản ứng copolymer hóa Suzuki.

Đồng thời, cùng với sự hỗ trợ của các thiết bị như lò vi sóng dân dụng hay bể siêu âm làm cho việc tổng hợp các monomer cũng như các copolymer phát quang trở nên dễ dàng với chất lượng sản phẩm không kém so với các phương pháp cổ điển, và đặc biệt là có thể thức hiện trong điều kiện nóng ẩm của nước ta.

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC PHỤ LỤC
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN
1.1 OLED- Diode phát sáng hữu cơ 1
1.1.1 Giới thiệu công nghệ OLED 1
1.1.2 Tiềm năng phát triển OLED 1
1.1.3 Cấu trúc của thiết bị OLED .3
1.1.4 Các phương pháp chế tạo OLEDs .5
1.1.5 Phân loại thiết bị OLED 6
1.1.5.1 OLED ma trận thụ động (passive-matrix OLED) (PMOLED) 6
1.1.5.2 OLED ma trận chủ động (active-matrix OLED) (AMOLED) 7
1.1.5.3 OLED trong suốt (transparent OLED) 7
1.1.5.4 OLED phát sáng đỉnh(top-emitting OLED) 8
1.1.5.5 OLED dẻo (foldable OLED) .9
1.1.5.6 OLED trắng (white OLED) .9
1.1.6 Nguyên lý phát quang của các OLED .10
1.2 Tổng quan về các polymer liên hợp .11
1.3 OLEDs polymer (PLEDs) 13
1.3.1 Các vật liệu “injection/transport” điện tử 13
1.3.2 Các vật liệu “injection/transport” lỗ trống .15
1.3.3 Vật liệu hữu cơ phát quang 18
1.3.3.1 OLEDs phân tử nhỏ (SMOLEDs) .18
1.3.3.2 OLEDs polymer (PLEDs) 20
1.4 Một số loại polymer liên hợp tiêu biểu 20
1.4.1 Poly(p-phenylenevinylene) (PPV) .20
1.4.2 Polythiophene (PT) 22
1.4.3 Polyfluorene (PF) .24
1.5 Các phương pháp tổng hợp polymer liên hợp .26
1.5.1 Ghép cặp oxi hóa .26
1.5.2 Ghép cặp Yamatomo .27
1.5.3 Ghép cặp sử dụng xúc tác kim loại 27
1.5.3.1 Ghép cặp Kunada .28
1.5.3.2 Ghép cặp Reike 30
1.5.3.3 Ghép cặp Suzuki và Stille 30
1.6 Phản ứng Suzuki .31
1.6.1 Giới thiệu về phản ứng Suzuki 31
1.6.2 Cơ chế phản ứng Suzuki đồng thể với xúc tác Palladium .32
1.6.2.1 Giai đoạn hoạt hóa xúc tác .33
1.6.2.2 Giai đoạn cộng hợp oxi hóa .33
1.6.2.3 Giai đoạn trao đổi kim loại 35
1.6.2.4 Giai đoạn khử tách .35
MỤC LỤC
1.6.3 Điều kiện hình thành phản ứng Suzuki 36
1.6.3.1 Xúc tác và ligand .36
1.6.3.2 Dung môi và base 41
CHƯƠNG 2- THỰC NGHIỆM
2.1 Hóa chất và thiết bị 43
2.1.1 Hóa chất .43
2.1.2 Thiết bị .44
2.2 Điều chế xúc tác .44
2.2.1 Xúc tác Mont -Fe3+. .44
2.2.2 Xúc tác Mont- Aliquate .45
2.2.3 Xúc tác Fe3O4-Pd(OAc)2 .45
1.2.3.1 Điều chế hạt nano Fe3O4 45
1.2.3.2 Điều chế xúc tác Fe3O4-Pd(OAc)2 .46
2.3 Tổng hợp các monomer .46
2.3.1 Tổng hợp 2,7-dibromofluorene 46
2.3.2 Tổng hợp 2,7-dibromo-9,9-dioctylfluorene (1) .47
2.3.3 Tổng hợp 2,7-bis(4,4,5,5-tetramethy-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9,9-
dioctylfluorene (2) .48
2.3.4 Tổng hợp 2,7-dibromofluoren-9-one (3) .49
2.3.5 Tổng hợp 9,9-bis(4-cianophenyl)fluorene .50
2.3.6 Tổng hợp 9,9-bis(4-tetraazolylphenyl)fluorene .51
2.3.7 Tổnghợp 9,9-bis(4-(5-(4-tert-butylphenyl)-2-oxadiazolyl)phenyl)-fluorene 511
2.3.8 Tổng hợp 9,9-Bis(4-(5-(4-tert-butylphenyl)-2-oxadiazolyl)phenyl)-2,7-
dibromofluorene (4) .52
2.3.9 Tổng hợp 2,1,3-benzoselenadiazole 53
2.3.10 Tổng hợp 4,7-dibromo-2,1,3-benzoselenadiazole (5) .54
2.4 Phản ứng Copolymer hóa 555
CHƯƠNG 3 -KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
3.1 Điều chế xúc tác .55
3.1.1 Xúc tác Fe3+-Mont .55
3.1.2 Xúc tác Mont- Aliquate .56
3.1.3 Xúc tác Fe3O4-Pd(OAc)2 .57
1.1.3.1 Điều chế hạt nano Fe3O4 57
1.1.3.2 Điều chế xúc tác Fe3O4-Pd(OAc)2 .60
3.2 Tổng hợp các monomer .61
3.2.1 Tổng hợp 2,7-dibromofluorene 61
3.2.2 Tổng hợp 2,7-dibromo-9,9-dioctylfluorene (1) .63
3.2.3 Tổng hợp 2,7-bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9,9-
dioctylfluorene (2) .67
3.2.4 Tổng hợp 2,7-dibromofluoren-9-one (3) .69
3.2.5 Tổng hợp 9,9-bis(4-cianophenyl)fluorene .70
3.2.6 Tổng hợp 9,9-bis(4-tetraazolylphenyl)fluorene .711
3.2.7 Tổnghợp 9,9-bis(4-(5-(4-tertbutylphenyl)-2-oxadiazolyl)phenyl)fluorene .722
3.2.8 Tổng hợp 9,9-Bis(4-(5-(4-tertbutylphenyl)-2-oxadiazolyl)phenyl)-2,7-
dibromofluorene (4) .744
3.2.9 Tổng hợp 2,1,3-benzoselenadiazole 755
3.2.10 Tổng hợp 4,7-dibromo-2,1,3-benzoselenadiazole (5) .766