4,5-二-9H-咔唑-9-基-1,2-苯二甲腈
[CAS# 1416881-50-9]

基本信息

• 产品分类: 有机原料 >> 腈类化合物
• 英文名: 4,5-Di-9H-carbazol-9-yl-1,2-benzenedicarbonitrile
• 产品名称: 4,5-二-9H-咔唑-9-基-1,2-苯二甲腈
• 分子式: C₃₂H₁₈N₄
• 分子量: 458.51
• CAS 登录号: 1416881-50-9
• EC 号码: 891-325-4
• 分子行输入简码SMILES: C1=CC=C2C(=C1)C3=CC=CC=C3N2C4=C(C=C(C(=C4)C#N)C#N)N5C6=CC=CC=C6C7=CC=CC=C75

物理化学性质

• 溶解度: 不溶 (8.7e^-7 g/L) (25 ºC), 计算值^*
• 密度: 1.26±0.1 g/cm³ (20 ºC 760 torr), 计算值^*
• 沸点: 622.9±55.0 ºC 760 mmHg (计算值)^*
• 闪点: 330.5±31.5 ºC (计算值)^*
• 折射率: 1.725 (计算值)^*

^* 使用计算软件 Advanced Chemistry Development (ACD/Labs).

安全数据

• 危险品标志: GHS07 Warning
• 危害标签: H315-H319-H335
• 防护标签: P261-P264-P264+P265-P271-P280-P302+P352-P304+P340-P305+P351+P338-P319-P321-P332+P317-P337+P317-P362+P364-P403+P233-P405-P501

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	3	H335

发现和应用

4,5-二-9H-咔唑-9-基-1,2-苯二甲腈是一种有机分子，由两个咔唑供体单元和一个邻苯二甲腈受体单元组成。苯环的1号和2号位带有腈基（-C≡N），4号和5号位则被咔唑-9-基取代。这种供体-受体结构使分子的最高占据轨道和最低未占据轨道在空间上分离，这一设计原理使得高效的逆系间窜越和热激活延迟荧光（TADF）成为可能。

咔唑取代的苯二甲腈的首批报道出现在2010年代初，当时人们正致力于开发用于有机发光二极管（OLED）应用的纯有机TADF发光材料。合成通常通过钯催化的4,5-二氯邻苯二甲腈与咔唑的Buchwald-Hartwig偶联反应进行，或通过与咔唑钠盐的亲核芳族取代反应进行。反应条件经过优化，以保留腈基官能团并确保选择性形成双(咔唑-9-基)化合物。纯化通常采用柱层析法，得到目标化合物的结晶固体。

该化合物的光物理研究表明，其单线态-三线态能隙较小，约为0.1至0.2电子伏特，这与室温下有效的逆系间窜越一致。该分子在蓝光区表现出强烈的光致发光，当掺杂到合适的基质中时，发射峰通常在470至490纳米左右。据报道，稀膜中的绝对光致发光量子产率通常高于70%。这些特性使其成为TADF发光材料的早期基准之一，表明纯有机材料在发光应用方面可以与磷光金属配合物相媲美。

在器件架构中，4,5-二-9H-咔唑-9-基-1,2-苯二腈既可用作发光掺杂剂，也可用作磷光发光材料的主体材料。当用作传统多层OLED的发光材料时，蓝光发射的外部量子效率已超过15%，国际照明委员会(CIE)的色坐标接近(0.15, 0.20)。由于该分子的刚性结构和抗光化学降解性能，器件在连续工作下的稳定性也比早期的有机发光材料有所提高。

除了OLED之外，该化合物还广泛应用于光催化和传感领域。供体和受体单元的组合促进了光诱导电荷分离，使其成为可见光驱动的光催化转化（例如氧化偶联反应）的候选材料。其腈基也可作为金属离子的配位点，使其能够用于基于荧光检测溶液中的某些金属污染物。其刚性平面结构有利于自组装形成有序薄膜，这已被探索用于有机光电探测器和场效应晶体管。

人们研究了对基本骨架的进一步修饰，例如在咔唑单元上引入烷基或芳基取代基，以调节溶解度、发射波长和器件性能。具有扩展共轭或不同供体强度的衍生物表现出不同的发射谱和改变的TADF特性。这种多功能性凸显了4,5-二-9H-咔唑-9-基-1,2-苯二腈作为合理设计下一代有机光电材料平台的作用。

参考文献

2024. Photosensitizer-assisted direct 2D patterning and 3D printing of colloidal quantum dots. Nano Research, 17, 2555?564.
DOI: 10.1007/s12274-024-6947-0

2023. Bifunctional organic photocatalysts for enantioselective visible-light-mediated photocatalysis. Nature Synthesis, 2, 1162?173.
DOI: 10.1038/s44160-023-00398-0

2023. Highly efficient quantum dot light-emitting diodes with the utilization of an organic emission layer. Nano Research, 16, 2350?358.
DOI: 10.1007/s12274-023-5638-6