Synthesis and Characterization of a New Perylene Anhydride Derivative Functionalized at the Bay Region

Abstract

Perylene chromophore has an outstanding aromatic conjugation. The functionalization at the bay and imide positions brings great advantages. Specifically, functionalization at the bay region via long alkyl chain improves the solubility as well as the optical and electrochemical properties. In this thesis study, we have synthesized a new bay-substituted perylene dianhydride, (1,7-di(2-decyl-1-tetradecanoyl)-perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride; decanol-PDA) in two steps. In the first step, the bay positions (1, 7-positions) of perylene dianhydride (PDA) were brominated (Br-PDA). In the second step, the targeted bay substituted perylene dianhydride (decanol-PDA) was synthesized through bay substitution of perylene core with 2-decyl-1-tetradecanol. The product was purified and characterized by using FTIR spectroscopy, UV-vis spectroscopy and emission spectroscopy. Expectively, the synthesized product showed enhanced solubility comparing perylene anhydride. The UV-vis absorption spectra of the two synthesized perylene derivatives in nonpolar solvents showed three characteristic absorption bands, that are belonging to π–π* electronic transitions of perylene chromophore. While, the UV-vis absorption spectra in dipolar aprotic solvents showed additional absorption bands at higher wavelength. The emission spectra of the synthesized compounds showed excimer-like emission spectra in nonpolar and dipolar aprotic solvent. Keywords: Perylene dianhydride, bay-substitution, optical and photophysical properties.

ÖZ : Perilen kromoforu zengin aromatik yapıdadır. Gerek körfez gerekse imid bölgesinde fonksiyonlaştırma sayesinde çok farklı fotonik özelliklere ulaşılabilmesi avantaj teşkil etmektedir. Körfez bölgesinde özellikle uzun ve dallanmış yapıda alkiller ile fonksiyonlaştırma çözünürlük yanında optik ve elektrokimyasal özellikleri değiştirilebilmektedir. Bu çalışmada 1,7-di(2-desil-1-tetradekanoil)-perilen-3,4,9,10-tetrakarboksilik dianhidrit (Decanol-PDA) iki aşamada sentezlenmiştir. İlk aşamada körfez bölgesinde bromlanma gerçekleştirilerek (1,7-pozisyonları) bromlanmış perilen dianhidrit elde edilmiştir (Br-PDA). İkinci aşamada ise hedeflenen körfez sübstitüe ürün 2-desil-1-tetradekanol kullanımıyle substitasyon reaksiyonu ile sentezlenmiştir. Ürün saflandırılarak FTIR, UV-vis ve emisyon spekroskopi yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Bekendiği gibi ürünün organik çözgenlerdeki çözünürlüğü perilen dianhidrite gore oldukça yüksektir. Sentezlenen iki ürünün apolar çözgenlerde alınan UV-vis absorpsiyon spektrumlarında π–π* elektronik geçişlerini gösteren karakteristik üç band elde edilmiştir. Halbuki dipolar aprotik çözücülerde uzun dalga boylarında ek bandlar gözlenmiştir. Ürünler gerek apolar gerekse dipolar aprotik çözücülerde ekzimer emisyonu vermektedir. Keywords: Perilen dianhidrit, körfez substitasyon, optik ve fotofiziksel özellikler