2-1 本研究選擇 2,3-benzofuran 為主體的理由
2005 年本實驗室林凱苓學姐在其論文中提到，含有 2,3-benzofuran 為核心的 分子其發光的顏色都偏向藍紫光且此結構之材料皆有較寬能階的趨勢，如圖(2.1) 及表(2.1)所示。而本研究主要是將凱苓學姊論文中的 CN 系列加以延伸，希望可 以用類似的結構保持其紫藍色的光色及寬能階的特性，並分別引入推電子及拉電 子官能基來修飾結構以達到具有雙極子(ambipolar)的特性，雙極子及寬能階的雙 重特性，可以使得材料本身除了可作為發光材料外，亦有發展成為磷光主體材料 及熱擾動延遲螢光材料的可能性及潛力。
CB CF
CO CN-1
CN-2 CN-4
圖 2.1、林凱苓學姐論文中所合成之部分結構圖22
18 而最為廣泛被使用在電洞傳遞材料的芳香胺則非 carbazole 及 triphenylamine 莫屬。
本研究所選擇的推電子基團為 DSSC (dye-sensitized solar cell)領域中常用到的 doner 團 基 ： phenothiazine 。 2013 年 Wong 團 隊 所 發 表 的 文 獻 中 24 提 到 phenothiazine 擁有豐盈的電子及非常好的推電子能力，再加上其非平面的構型可 用來抑制分子間堆疊所造成的螢光淬息現象(圖 2.2)，故十分適合拿來做為傳遞 電洞的片段。
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圖 2.2、Wong 團隊所發表之 phenothiazine 染料結構圖24
2-3 雙極子分子拉電子基的選擇
擁有低能階空軌域或拉電子特性的基團通常具有一定的電子傳遞能力。除了 推電子基團，我們同時在分子內導入具有此特質的基團來達到雙極子分子的目的，
此外我們也希望導入的拉電子基團可以有效抑制堆疊進而提升螢光效率的能 力。
三取代的硼化物在有機分子系統中被歸類為電子匱乏的 π-acceptor，主要原 因在於硼的衍生物可藉由空的 p 軌域和鄰近的 π 電子系統共振並傳遞電子，但也 因為如此，硼的空軌域易受到親核性基團攻擊而導致硼化物的分子穩定性不佳，
因此之後在設計三取代硼衍生物時常在硼周圍導入具有立體阻礙的團基來保護 硼分子的 p 軌域，因而提高硼化物的穩定性，如 2004 年英國的 Marder 教授在文 獻25中提到在硼分子周圍導入三個 mesityl group 可以使硼分子穩定存在。
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圖 2.3、具有立體阻礙的三取代芳香硼25
2-3-1 含硼分子對螢光效率的影響
含硼衍生物除了擁有傳遞電子的能力外，在一些文獻中也有提到可利用導入 硼來提升分子的發光效率，在 2006 年由 Yamaguchi 團隊在文獻中26討論了三甲 基苯硼基(dimesitylboroyl)對固態螢光效率的影響，在文獻中比較了三種拉電子基 團對螢光效率的影響(圖 2.4)，分別為 dimesitylboroyl (圖 2.4，分子 1)、cyano (圖 2.4，分子 5)及 isopropylsilicon (圖 2.4，分子 6)，可以明顯的看出以三甲基苯硼 基為拉電子基團的分子在固態薄膜下有很好的螢光效率表現(0.90)，這說明了三 甲 基 苯 硼 基 本 身 的 立 體 阻 礙 可 以 有 效 抑 制 分 子 間 堆 疊 所 造 成 的 自 我 淬 息 (self-quenching)現象並有效提升固態的螢光效率。此外 2008 年由郭文章與鄭如 忠教授所發表的文獻中27之結構 CzThB 亦有相同的結果，如此可證明導入三取 代的芳香硼基團對提升分子的發光效率是有所幫助的。
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圖 2.4、Yamaguchi 團隊所發表三甲基苯硼基之結構圖26
表 2.2、三甲基苯硼基對螢光效率(ΦF)的影響26
ΦF (solution/solid) = 100% / 51% ΦF (solution/solid) = 97% / 54%
圖 2.5、carbazole 結合芳香硼基團衍生物27
2-3-2 三甲基苯硼基分子對分子立體阻礙的影響
由 Yamagushi 在 2006 年所發表的文獻中28，可以發現在分子內導入三甲基 苯硼基可以有效提升分子的立體阻礙，避免固態時有堆疊的情況發生(圖 2.6)。
2012 年台大汪根叢老師所發表 29的以 carbazole 與 dimesitylboron 結合的衍生物
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晶體結構圖亦可以看到三甲基苯硼基在固態薄膜確實有抑制堆疊的效果(圖 2.7)。
圖 2.6、三取代芳香硼衍生物結構及晶體結構圖28
圖 2.7、CMesB 結構及晶體結構圖29
2-4 目標分子結構設計
上述探討分析後，我們決定以凱玲學姊 CN 系列之中心為本次研究的主體，
並使用 phenothiazine 為本研究推電子基團來傳遞電洞，以 dimesitylboron 為拉電 子基團來傳遞電子，故分別設計出 C-MesOL、C-phOL 及 C-phMesOL 三個結 構(圖 2.8)，再者，我們為了要比較載子傳遞的效應，故設計出推拉電子特性較 不明顯的 C-naOL(圖 2.8)來作比較。
CMesB
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本次設計除了希望可以保持凱玲學姊 CN 系列主體所擁有的藍紫光及寬能 階的表現外，亦期望再加入具明顯電子、電洞傳遞基團後，可以有效提升材料本 身之載子移動率，即具有雙極子材料的潛力。
C-naOL C-MesOL
C-phOL C-phMesOL
圖 2.8、本研究所設計以 benzofuran 為主體之化合物結構圖
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