2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴的合成与应用

2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴，常温常压下为白色至灰白色固体粉末，它具有优异的荧光发光性质，难溶于水和醚类有机溶剂但是可溶于N,N-二甲基甲酰胺。2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴是一种有机半导体材料，它具有特殊的大共轭体系，可用于有机场效应晶体管（OFET）、有机光电转换器件等器件的制备，在有机光电材料的基础研究领域中有较好的应用。

结构性质

2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴结构中含有丰富的电子云密度，它表现出极其高的荧光发光性质，它是一种非晶态有机聚合物，具有优异的电学和光学性能。该物质具有特殊的大共轭体系，由于其分子内部含有苯环和芴环，这些环系统通过氨基和甲氧基连接在一起形成了稳定的共轭结构，这种结构有利于电子的传输和激子的形成，是其作为有机半导体材料的关键特征之一。该分子中含有氨基和甲氧基等电子给体基团，这些基团能够与电子接受体形成稳定的配位结构，从而提高了TAPC作为半导体材料的电子亲和性，有利于电子的传输和注入。作为一种掺杂材料，2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴可以应用于OLED的发光层和电子传输层。在发光层中，该物质作为主要掺杂剂，可以通过电子传递和激发来产生高效的电子-空穴复合，使OLED的发光效果更亮、更稳定。在电子传输层中，该物质作为次要掺杂剂可以提高电子的传输速度和效率，进而改善OLED的电荷注入平衡性。

合成方法

图1 2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴的合成反应

在氮气氛围下往50mL双颈烧瓶中加入4,4'-二甲氧基二苯胺（2.00g，8.72mmol），2,2'，7,7'-四溴-9,9'-螺环[9H-芴]（1.23） g，1.94mmol），叔丁醇钠（1.12g，11.6mmol），三（二亚苄基丙酮）二钯（0）（0.071g，0.078mmol）和三叔丁基膦（0.025g，0.12mmol）。然后往上述反应混合物中加入无水甲苯，将所得的反应混合物加热至110℃并在该温度下搅拌反应大约12小时。 反应结束后将所得的反应混合物冷却至室温并用乙酸乙酯进行萃取，合并所有的有机层并将其用无水硫酸镁进行干燥处理。过滤除去干燥剂并将所得的滤液在真空下进行浓缩，所得的残余物通过硅胶柱层析法进行分离纯化即可得到目标产物分子2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴（45％，1.07克）。[1]

化学应用

2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴是一种有效的有机半导体材料，可用于有机场效应晶体管（OFET）、有机光电转换器件等器件的制备。其优异的电学和光学性能，它还可应用于显示器、太阳能电池、染料敏化太阳能电池等领域。该物质优异的电荷传输性能和潜在的发光性质，[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴的应用使得OLED显示器和照明设备具有更高的亮度、更低的功耗、更长的寿命和更广的色域范围。该化合物还具有热稳定性良好、易于加工、成本相对较低等优点，使其成为一种非常有前景的OLED材料。[2]

稳定性

值得注意的是2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴结构中含有丰富的电子，在空气中易于氧化，降低其稳定性。适当的储存条件可以有效地延长其在实验室或工业应用中的使用寿命并确保其在各种有机光电器件中的性能表现。一般要求将[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴置于密封容器中确保容器密封性良好，以防止空气中的氧气和水分侵入从而减缓其氧化速度。

参考文献

[1] Journal of the American Chemical Society, 2014,136,7837-7840.

[2] 冀婷,王英奎,张恒康等. 空穴传输材料在钙钛矿太阳电池中的应用[J]. 西安交通大学学报, 2020,54:14.