许秋对引入氰基这个基团很感兴趣,之前有调研过氰化物相关的知识,此时刚好用上。
“无机的氰化物,比如氰化钠、氰化钾这类的无机盐,确实毒性非常高,一点点剂量就会嗝屁的那种。
不过要上氰基的话,用的是有机氰化物,相对来说毒性没那么高,比如常用的乙腈溶剂只是中等毒类。
而氰化物中毒的原理,是游离的氰离子可以抑制体内细胞多种酶的活性,使细胞缺氧窒息死亡,有机氰化物在体内解离成为氰离子的量并不大。
虽说如此,如果直接接触、大量吸入有机氰化物蒸汽,还是有很大危险性的,包括想引入氟原子,也要涉及到氟试剂的使用。
总之,我只是提个建议,具体怎么做还要学姐看你自己的想法。”
“好,我再考虑考虑,”陈婉清点点头,“今天先按照现有设计的C4分子合成吧。”
A502实验室。
工作效率降低的DEBUFF已经消失,许秋干劲满满,准备着玻璃仪器、磁性搅拌子等必要设备。
他选择的两条改进路径,分别是稠环化,以及引入杂原子——硒。
对于刚合成出的3D-PDI分子来说,中间的核单元与周围PDI分子是通过“一根”碳碳单键相连接的。
碳碳单键可以旋转,因此分子结构的不固定,形成多种分子构象,这会破坏整个分子的共轭结构,不利于分子内的电荷输运。
而稠环化,就是将核单元与周围PDI分子通过“两根”碳碳单键相连接,就可以稳固分子构象,提高分子的共轭性。
就比如两个人手拉手,只是单手拉着,那么活动起来非常方便,可以解锁很多姿势;
但如果双手都拉上,两个人的姿势就被限制住,想玩出什么花样来就很困难了。
稠环化的这个思路,本质上还是在模仿富勒烯C-60这样的球体结构。
C-60的整个分子都是稠环结构,在球体表面共轭体系是连为一体的,电荷输运的能力非常强。
另外一个引入硒原子的方法,是许秋根据现有文献找到的思路,算是在旧瓶装新酒。
在有机光伏材料中,引入硫、硒、氟等元素,可能会提高材料的光电性能,这里想引入氟原子比较难,他最终选择了硒。
至于光电性能提升的具体原理是什么,现在学术界也没有一个统一的说法。
很多问题在现阶段都是没有答案的,但不妨碍人们去应用它们。
……
开始实验。
第一个反应是PDI3-B-5的光环化反应。
所用的原料是PDI3-B-5,碘单质作为催化剂,溶剂是甲苯,条件是常温、光照,反应时间为24小时。
首先重蒸甲苯,然后在反应瓶中加入剩余的几十毫克PDI3-B-5材料。
小分子的反应,对溶剂加入量的要求不高,许秋便在反应瓶中加入了15毫升重蒸过的甲苯,溶解原料。
接着,加入1毫克的单质碘。
最后,将装置至于高压汞灯的照射下,大街上的路灯很多就是高压汞灯,具有低成本、光效高、寿命长、省电等优点。
这个反应,应该是许秋做合成实验以来,最简单的一次反应了,几乎没花费什么功夫,就完成了,也没什么危险性。
唯一的缺点就是反应时间略长了一点,要等一整天。
第二个反应是PDI3-B-6的硒化反应,分为两步进行,第一步在PDI分子湾位引入一个硝基,第二步用硒原子取代硝基。
第一步的反应,原料是PDI3-B-6和浓硝酸,溶剂是二氯甲烷,条件是常温,反应时间8小时。
这次倒是不用重蒸溶剂,直接在反应瓶中加入称量好的PDI3-B-6材料,以及10毫升的二氯甲烷。
然后,将3毫升的发烟硝酸溶于5毫升的二氯甲烷,所谓的发烟硝酸,就是硝酸浓度在90%-97.5%的液体,因为溶解了部分二氧化氮而呈红褐色,腐蚀性极强,可用作火箭燃料。
因为发烟硝酸的高危险性,在取用的时候,许秋特意多戴了一层手套,把通风橱的玻璃拉到最下面,这才拧开试剂瓶的瓶盖。
即使这样,还是有一丝丝酸的味道泄露了出来。
配好的发烟硝酸溶解后,许秋将溶液缓慢滴入反应瓶中,一滴一滴的滴加,没有全部加完,只加了0.3毫升。
最后,加入一粒磁力搅拌子,常温下搅拌。
两个反应投好,只用了不到一个小时的时间。
反应路线是许秋自己设计的,反应条件则是根据文献资料总结出来的。
虽然大多数有机反应,都在教材上有较为通用的反应条件,但对特定的、专业性比较强的分子,比如PDI的合成反应,文献的指导意义非常重大。
如果没有文献参考,光摸索条件可能都得摸索个三五天,甚至一两周。
不过,他的分子结构毕竟和文献中只是相似,而不是完全一样。
因此许秋对于最终能否得到想要的结果,心里也没底。
至于动用系统的力量,比如模拟实验室I,也不是很有合适。
目前他有了模拟实验室II,模拟实验室I已经很少启用了。
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