一种基于苝酰亚胺C制造技术

技术编号:19768405 阅读:31 留言:0更新日期:2018-12-15 06:00
本发明专利技术提供了一种基于苝酰亚胺C

【技术实现步骤摘要】
一种基于苝酰亚胺C3对称的螺浆烷衍生物及其合成与应用
本专利技术涉及有机材料
,具体涉及一种基于苝酰亚胺C3对称的螺浆烷衍生物及其合成与应用。
技术介绍
C3对称的三维材料因其在传感器、光电转换、能量存储、超分子自组装等方面的具有重要的意义,近期备受关注。这类材料的一个显著的特点是分子结构中含有三个互成120°的结构单元,因此这类分子一般具有较大的分子内自由体积(intramolecularfreevolume),是制备分子笼、二维聚合物(2Dpolymers)的重要结构单元。这类结构独特的化合物通常含有较多的活性位点,通过化合物的活性位点进行适当的化学修饰,可以赋予化合物一些特殊的性能。例如,可以引入共轭π体系,增加化合物的共轭长度、提高化合物的结晶性能及分子间作用力,提高载流子的传输能力。其中,分子中三个互成120°共轭结构的π电子有一定的相互影响,这些空间弱相互作用(through-spaceinteractions)对有机器件(有机场效应晶体管、有机太阳能电池等)的性能有很重要的影响。苝酰亚胺类衍生物是一类常见的工业颜料,这类特殊的稠环化合物通常具有优异的光稳定性、热稳定性和化学稳定性。同时,化合物中共轭的大π体系赋予了它较强的荧光性能和光电性能,使这类化合物作为光电材料广泛应用于有机场效应晶体管、有机太阳能电池、光导体、电致发光、自组装及生物荧光探针等领域。特别是近几年,随着有机电子学的不断发展,苝酰亚胺类化合物因其较高的电子传输效率和光电转化效率成为最重要的n型半导体之一,受到了学术界和工业界的广泛关注。其中,二维结构的苝酰亚胺类化合物具有较大的分子间作用力,易于结晶与组装,该类化合物通常具有较高的电子传输效率,而作为电池的受体材料,其电荷转化效率相对较低。而具有三维立体结构的苝酰亚胺类衍生物的研究相对较少,其电子结构、聚集状态和作为光电材料的性能很少为人所知。由鉴于此,本课题组在专利号为“201711286168.3”的中国专利中首次设计合成了一类基于苝酰亚胺C3对称的螺浆烷;本专利技术在此基础上,进一步在该螺浆烷中的苝酰亚胺的侧面活性位点引入官能团,进一步的扩大共轭π体系,以获得更优异的电子传输效率。
技术实现思路
基于以上
技术介绍
,本专利技术提供一种基于苝酰亚胺C3对称的螺浆烷衍生物及其合成与应用。本专利技术在专利号为“201711286168.3”专利中公开的化合物1(式1所示)的基础上,在苝中的两个萘环之间引入环结构,进一步扩大共轭π体系,以获得更优异的电子传输效率。为实现以上目的,本专利技术采用以下技术方案:本专利技术第一个方面提供一种基于苝酰亚胺C3对称的螺浆烷衍生物,其结构式如式2所示:其中,X基团选自:表示连接位点(取代位点)。该结构是由苯环、噻吩、双键构成大共轭体系,其在溶剂中溶解性很差,R、R1、R2和R3的引入增大了其溶解性,以使得该分子可以溶解于溶剂中,对其性能研究以及应用都有所帮助。R、R1、R2和R3各自独立的选自:C2-60烷基、含取代基的C2-60烷基、C2-60烷氧基、含取代基的C2-60烷氧基、C2-60硅烷基、芳香基、含取代基的芳香基、烷基芳香基、含取代基的烷基芳香基、烷基杂芳香基、含取代基的烷基杂芳香基、烷基杂环基和含取代基的烷基杂环基。优选地,所述取代基选自:甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、羟基、巯基、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、氰基、醛基、脂基、磺基、亚磺基、硝基、氨基、亚氨基、羧基和肼基中的至少一种。优选地,所述烷氧基选自:甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一碳烷氧基、十二碳烷氧基、十三碳烷氧基、十四碳烷氧基、十五碳烷氧基、十六碳烷氧基、十七碳烷氧基、十八碳烷氧基、十九碳烷氧基和二十碳烷氧基中的任一种。优选地,所述芳香基选自:苯基、萘基、蒽基、菲基、并四苯基、并五苯基、三苯胺基、芘基、茚基、联苯基和芴基中的至少一种。所述杂环基、杂芳香基均选自:噻吩、苯并噻吩、吡喃、苯并吡喃、呋喃、苯并呋喃、咪唑、苯并咪唑、吡唑、苯并吡唑、吡咯、苯并吡咯、吡啶、苯并吡啶、吡嗪、苯并吡嗪、吲哚、异吲哚、苯并吲哚、嘧啶、苯并嘧啶、萘啶、苯并萘啶、哒嗪、苯并哒嗪、吲唑、苯并吲唑、嘌呤、苯并嘌呤、喹嗪、苯并喹嗪、喹啉、苯并喹啉、吲嗪、苯并吲嗪、酞嗪、苯并酞嗪、喹喔啉、苯并喹喔啉、噻唑、苯并噻唑、咔啉、苯并咔啉、菲啶、苯并菲啶、菲咯啉、苯并菲咯啉、吖啶、苯并吖啶、吩嗪、苯并吩嗪、吩噻嗪、苯并吩噻嗪、咔唑、苯并咔唑、二并噻吩、二噻吩并吡咯、三并噻吩、四并噻吩和五并噻吩中的任一种。优选地,所述R、R1、R2和R3各自独立的选自:C2-60烷基、含取代基的C2-60烷基、C2-60硅烷基;所述烷基选自直链或支链烷基。此处的R基团是为了增加化合物在溶剂中的溶解性。更优选地,所述R为所述R4、R5选自C3-12烷基,R4、R5相同或不同。选择分叉的带有支链的脂肪基可更好地增加化合物在溶剂中的溶解性。更优选地,所述R为R1为R2为R3为选择分叉的带有支链的脂肪基可增加化合物在溶剂中的溶解性。本专利技术第二个方面提供以上基于苝酰亚胺C3对称的螺浆烷衍生物的合成方法,该方法的步骤包括:化合物1进行溴化反应得到化合物2;当X基团为时,化合物2与进行Suzuki偶联反应(铃木反应),得到化合物3;化合物3进行关环反应,得到化合物4;当X基团为时,化合物2与进行Stille偶联反应(施蒂勒反应),得到化合物5,化合物5进行关环反应,得到化合物6;当X基团为时,化合物2与进行Stille偶联反应,得到化合物7,化合物7进行关环反应,得到化合物8;其中,各化合物结构如下所示:优选地,所述Suzuki偶联反应的条件包括:Pd(PPh3)4作为催化剂,K2CO3作为碱,THF和水作为溶剂。优选地,当X基团为时,所述Stille偶联反应的条件包括:Pd(PPh3)4和CuI作为催化剂,甲苯作为溶剂。优选地,当X基团为时,所述Stille偶联反应的条件包括:Pd(PPh3)4和CuI作为催化剂,THF和NEt3作为溶剂。优选地,当X基团为时,所述关环反应的条件包括:光照条件下碘单质作为催化剂,甲苯作为溶剂。优选地,当X基团为时,所述关环反应的条件包括:DBU作为碱,甲苯作为溶剂。本专利技术第三个方面提供以上式2化合物在有机光电器件中的应用。本专利技术的有益效果本专利技术首次合成公开了一系列基于苝酰亚胺C3对称的螺浆烷衍生物。本专利技术在化合物1的基础上,在苝中的两个萘环之间引入环结构,进一步扩大共轭π体系,以获得更优异的电子传输效率。附图说明图1为本专利技术合成路线图。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体描述,有必要在此指出的是本实施例只用于对本专利技术进行进一步说明,不能理解为对本专利技术保护范围的限制,该领域的技术熟练人员可以根据以上专利技术的内容做出一些非本质的改进和调整。在不冲突的情况下,本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本专利技术的技术方案的设计思路为:在化合物1的基础上,通过三条合成路线,如图1所示,分别在化合物1的苝中的两个萘环之间引入环结构,进一步扩大共轭π体系,以期获得更优异的电子传输效率。该系列本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于苝酰亚胺C3对称的螺浆烷衍生物,其特征在于,其结构式如式2所示:

【技术特征摘要】
1.一种基于苝酰亚胺C3对称的螺浆烷衍生物,其特征在于,其结构式如式2所示:其中,X基团选自:R、R1、R2和R3各自独立的选自:C2-60烷基、含取代基的C2-60烷基、C2-60烷氧基、含取代基的C2-60烷氧基、C2-60硅烷基、芳香基、含取代基的芳香基、烷基芳香基、含取代基的烷基芳香基、烷基杂芳香基、含取代基的烷基杂芳香基、烷基杂环基和含取代基的烷基杂环基。2.根据权利要求1所述的基于苝酰亚胺C3对称的螺浆烷衍生物,其特征在于,所述取代基选自:甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、羟基、巯基、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、氰基、醛基、脂基、磺基、亚磺基、硝基、氨基、亚氨基、羧基和肼基中的至少一种;所述烷氧基选自:甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一碳烷氧基、十二碳烷氧基、十三碳烷氧基、十四碳烷氧基、十五碳烷氧基、十六碳烷氧基、十七碳烷氧基、十八碳烷氧基、十九碳烷氧基和二十碳烷氧基中的任一种;所述芳香基选自:苯基、萘基、蒽基、菲基、并四苯基、并五苯基、三苯胺基、芘基、茚基、联苯基和芴基中的至少一种;所述杂环基、杂芳香基均选自:噻吩、苯并噻吩、吡喃、苯并吡喃、呋喃、苯并呋喃、咪唑、苯并咪唑、吡唑、苯并吡唑、吡咯、苯并吡咯、吡啶、苯并吡啶、吡嗪、苯并吡嗪、吲哚、异吲哚、苯并吲哚、嘧啶、苯并嘧啶、萘啶、苯并萘啶、哒嗪、苯并哒嗪、吲唑、苯并吲唑、嘌呤、苯并嘌呤、喹嗪、苯并喹嗪、喹啉、苯并喹啉、吲嗪、苯并吲嗪、酞嗪、苯并酞嗪、喹喔啉、苯并喹喔啉、噻唑、苯并噻唑、咔啉、苯并咔啉、菲啶、苯并菲啶、菲咯啉、苯并菲咯啉、吖啶、苯并吖啶、吩嗪、苯并吩嗪、吩噻嗪、苯并吩噻嗪、咔唑、苯并咔唑、二并噻吩、二噻吩并吡咯、三并噻吩、四并噻吩和五并噻吩中的任一种。3.根据权利要求1所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员:张磊吕玲玲贾珍梅
申请(专利权)人:北京化工大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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