一种螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于有机化学合成技术领域，具体涉及一种新的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体、其制备方法及其应用。具体地说，本发明专利技术提供一种式(Ⅰ)所示的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体，其中，R＝‑C5H11或‑C3H7。所述的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体由一个季碳原子通过bay位连接两个苝酰亚胺片段，两片苝酰亚胺二面角为90.00°。本发明专利技术所提供的式(Ⅰ)化合物为一种新型螺环芳香稠环酰亚胺类化合物，具有一定的光电转换效率，可用作有机光伏材料中的电子受体，是一种具有重要应用前景的有机光伏电池电子受体材料或用于有机发光二极管材料。

Single crystal of spiro aromatic polycyclic imide compound, preparation method and application thereof

The invention belongs to the technical field of organic chemical synthesis, in particular relates to a novel single crystal of spiro aromatic polycyclic imides, a preparation method and application thereof. Specifically, the present invention provides a single crystal of a spiro aromatic polycyclic imide compound shown in formula (I), wherein R = C5H11 or C3H7. The single crystals of the spiro aromatic polycyclic imides are connected by a quaternary carbon atom through the Bay site to two perylene imide fragments, and the dihedral angles of the two perylene imides are 90.00 degrees. The compound provided by the present invention (I) is a new spiro aromatic polycyclic imide compound with a certain photoelectric conversion efficiency, and can be used as an electron acceptor in organic photovoltaic materials. It is a kind of electron acceptor material for organic photovoltaic cells with an important application prospect or used as an organic light-emitting diode material.

【技术实现步骤摘要】
一种螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体、其制备方法及其应用
本专利技术属于有机化学合成
，具体涉及一种新的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体、其制备方法及其应用。
技术介绍
当天然气、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。有机光伏电池利用有机光伏材料制备器件以实现光电转换，可通过溶液加工技术制成柔性的大面积器件，具有重量轻、成本低、便携等优点，具有广阔的应用前景。稠环酰亚胺类化合物是一类重要的有机功能分子，这类化合物具有化学、热和光稳定性好，吸收光谱范围较广以及荧光量子产率较高的特点，可广泛地应用于有机太阳电池、液晶材料、有机场效应、光导体、电致发光、自组装及生物荧光探针等领域。然而现有的含稠环酰亚胺类化合物合成难度随着共轭程度的增加而增加，螺环芳香稠环酰亚胺类化合物一直没有被开发出来。因此，通过简单高效的合成方法得到螺环芳香稠环酰亚胺类化合物具有重要的研究意义和实用价值。有鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种新的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体。本专利技术的目的之二是提供所述的新的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体的制备方法。本专利技术的目的之三是提供所述的新的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体的应用。为实现本专利技术的目的，本专利技术采用如下技术方案：一种式(Ⅰ)所示的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体，其中，R＝-C5H11或-C3H7。本专利技术所述的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体由一个季碳原子通过bay位连接连个苝酰亚胺片段，两片苝酰亚胺二面角为90.00°。所述的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体属单斜晶系。具体地说，当R＝-C5H11时，其结构式如式(Ⅰa)所示，该单晶体属单斜晶系，空间群为Cc，晶胞参数为α＝90.00°，β＝95.90(3)°，γ＝90.00°，Z＝16；当R＝-C3H7时，其结构式如式(Ⅰb)所示，该单晶体属单斜晶系，空间群为P21/n，晶胞参数为α＝90.00°，β＝107.92(3)°，γ＝90.00°，Z＝12。式(Ia)所示的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体的晶体结构如图1所示；式(Ib)所示的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体的晶体结构如图2所示。本专利技术还提供所述的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体的制备方法，其制备方法为：采用液-液界面扩散法生长，溶剂为CHCl3和CH3OH。具体地说，所述的制备方法为：将样品溶于CHCl3中，过滤，滤液中加入无水CH3OH，静置后即得。更具体地说，所述的制备方法为：取样品，加CHCl3溶于烧杯中，充分溶解后，过滤，向滤液中缓慢加入无水CH3OH，静置，析出晶体，通过衍射仪收集晶体数据，软件解析出晶体结构。其中，样品与CHCl3和无水CH3OH的质量体积比为1mg：1ml：1ml。所述的过滤为通过0.22微米孔径的有机滤膜过滤。所述的衍射仪和软件为本领域常用的衍射仪和软件，如MM007HFSaturn724+型X-Ray衍射仪和Olex2软件。取10mg样品，加10mLCHCl3溶于烧杯中，充分溶解后，通过0.22微米孔径的有机滤膜过滤至50mL圆底烧瓶，缓慢加入10mL无水CH3OH，静置一周，晶体自圆底烧瓶底部析出，通过MM007HFSaturn724+型X-Ray衍射仪收集晶体数据，Olex2软件解析出晶体结构。本专利技术中，式(Ⅰ)所示的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物采用如下制备方法制备得到：以式(Ⅱ)所示的单溴取代的稠环酰亚胺为原料，加入催化剂、碱、二溴甲烷和有机溶剂，反应得到式(Ⅰ)所示结构的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物。其中，R＝-C5H11或-C3H7。具体为：向反应器中加入具有式(Ⅱ)所示的单溴取代的稠环酰亚胺、碱、催化剂、二溴甲烷和有机溶剂，加热至50-150℃，反应0.5～24h，冷却到室温，将反应液倒入水中，抽滤收集沉淀，用水洗涤，干燥，硅胶柱提纯，得到式(Ⅰ)所示的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物。反应式为：上述制备方法中，其中，所述式(Ⅱ)所示的单溴取代的稠环酰亚胺与催化剂、碱和二溴甲烷的投料摩尔比为1:0.001-0.2:2-10：1，优选1:0.1:5:1；所述有机溶剂与所述式(Ⅱ)所示的单溴取代的稠环酰亚胺的用量比为20-30ml:1mmo1。本专利技术所述制备方法中，所述的催化剂为钯催化剂，具体选自四(三苯基膦)合钯、二(三苯基膦)二氯化钯、钯炭、醋酸钯、硝酸钯、氧化钯或三(二亚苄基丙酮)二钯中的至少一种；所述的碱选自三乙胺、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钾、醋酸钾、叔丁醇钾或碳酸铯中的至少一种；所述的有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、六甲基磷酰胺、环丁砜、乙睛、二氧六环和苯甲睛中的至少一种。本专利技术所述反应在惰性气氛中进行，所述惰性气氛为氩气。本专利技术中，所采用的原料——式(Ⅱ)所示的单溴取代的稠环酰亚胺参照文献(J.Org.Chem.2007,72,5973-5979)的方法合成得到。本专利技术还进一步提供所述的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体在用作有机光伏材料中的电子受体或用于有机发光二极管材料中的应用。本专利技术所提供的式(Ⅰ)化合物为一种新型螺环芳香稠环酰亚胺类化合物，具有一定的光电转换效率，可用作有机光伏材料中的电子受体，是一种具有重要应用前景的有机光伏电池电子受体材料或用于有机发光二极管材料。采用本专利技术方法制备式(Ⅰ)化合物具有反应条件简单、产品得率高等优点。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。附图说明图1是式(Ⅰa)所示的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物单晶体的晶体结构示意图；图2是式(Ⅰb)所示的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物单晶体的晶体结构示意图；图3是本专利技术实施例1制得的式(Ⅰa)化合物的核磁共振氢谱图；图4是本专利技术实施例1制得的式(Ⅰa)化合物的核磁共振碳谱图；图5是本专利技术实施例1制得的式(Ⅰa)化合物的高分辨质谱图；图6是本专利技术实施例2制得的式(Ⅰb)化合物的核磁共振氢谱图；图7是本专利技术实施例2制得的式(Ⅰb)化合物的核磁共振碳谱图；图8是本专利技术实施例2制得的式(Ⅰb)化合物的高分辨质谱图；需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本专利技术的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本专利技术的概念。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1、式(Ⅰa)化合物单晶体的制备1、式(Ⅰa)化合物的制备在氮气保护下，向100ml两口瓶中加入具有式(Ⅱa)所示结构的单溴取代的苝酰亚胺(778mg，1mmol)、0.1mmol的醋酸钯、5mmol碳酸钠、1mmol二溴甲烷和30ml二氧六环,加热到80℃，反应8h，冷却到室温，将反应液倒入水中，抽滤收集沉淀，用水洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种式(Ⅰ)所示的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体，

【技术特征摘要】
1.一种式(Ⅰ)所示的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体，其中，R＝-C5H11或-C3H7。2.根据权利要求1所述的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体，其特征在于，所述的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体由一个季碳原子通过bay位连接连个苝酰亚胺片段，两片苝酰亚胺二面角为90.00°。3.根据权利要求2所述的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体，其特征在于，所述的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体属单斜晶系。4.根据权利要求3所述的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物的单晶体，其特征在于，当R＝-C5H11时，所述的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物单晶体属单斜晶系，空间群为Cc，晶胞参数为α＝90.00°，β＝95.90(3)°，γ＝90.00°，Z＝16；当R＝-C3H7时，所述的螺环芳香稠环酰亚胺类化合物单晶体属单斜晶系，空间群为P21/n，晶胞参数为α＝90.00°，β＝107.92(3)°，γ＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝晖，高广鹏，冯嘉靖，姜玮，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11