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本论文综述了过渡金属和有机小分子催化的C-H键活化反应以及金属有机磷光材料和纯有机磷光材料的研究进展。主要包括以下两个方面,首先是过渡金属催化剂(钯、铑、钌、铱、镍、铜和铁)催化的芳基偶联反应和N,N-二甲基乙二胺、4,7-二苯基邻菲罗啉和邻菲罗啉等有机小分子催化的C-H键活化反应,其次是磷光铱、铂、锇等配合物和几种纯有机磷光材料。
在C-H键活化反应方面,本文采用基于咪唑[1,2-a]吡啶类的稳定的两性离子自由基分子Hbipo-(Rad-A)为催化剂,催化了不活泼芳烃的C-H键活化反应。通过苯和碘苯反应作为模型反应,对反应条件进行优化,得到了反应的最优条件为:在氮气保护下,1当量的碘苯、2当量的叔丁醇钾、10mL(112.5mmol,75当量)的苯、20mol%的Rad-A、反应温度为120℃以及反应时间为24h。然后在最优条件下拓展了反应底物,完成了一系列的碘代芳烃和不活泼芳烃的芳基偶联反应。通过对反应机理的研究表明,Hbipo-自由基分子催化的不活泼芳烃的C-H键活化反应是一种链状芳香均裂取代机理(HAS)。
在纯有机磷光材料方面,本文通过简单的羟醛缩合反应合成了一系列的基于咪唑[1,2-a]吡啶类的7种纯有机磷光材料。单晶X-射线衍射结果表明这一类化合物为反式构型;对其溶液和固态发光寿命进行测试,在溶液中的发光寿命为τ=16.8-18.5μs,在固态中为τ=22.9-29.0μs,表明在溶液和固态时都为磷光发射;测试溶液和固态时的磷光,发现在溶液中发光颜色都为黄光,而在固态时发光颜色为橙黄-红色。通过研究表明,羰基键作为这一类化合物的关键的结构特征,激活了这一系列化合物在溶液中的磷光发射;而有序的柱状堆积结构、分子间的相互作用力和相邻柱状结构横向分子间的氢键的相互作用使得这一系列固体在室温下发出强烈的磷光。