The invention provides a structure of free radical precursor molecules of purine derivatives, which are small molecular materials of organic N-type dopant. The invention also provides a method for preparing the free radical precursor molecule of the purine derivative. It provides a new development direction for organic N-type dopants in the field of organic conductive or semiconductor materials.
【技术实现步骤摘要】
一种嘌呤类衍生物自由基前体分子及其制备方法
本专利技术涉及一种嘌呤类衍生物自由基前体分子的结构和制备方法。
技术介绍
近几十年来，由于有机导电或半导体材料具有柔性、多样性、成本低廉等等优点，一直受到科学界和产业界的普遍关注，这类材料的研发成为了全球研究热点。目前，有机导电或半导体材料被广泛应用于各种光电或电-机械器件，如场效应晶体管、柔性显示、太阳能电池、发光电化学电池、人造皮肤以及电活性驱动器或探测器等。要实现这些低成本柔性器件的产业化，最基础的前提就是研发出性能优异的有机导电或半导体材料。除了设计合成新的高性能有机导电或半导体材料外，掺杂也是提升材料和器件性能的重要手段。掺杂剂中能提高“空穴”载流子浓度的称为P型，提高电子载流子浓度的则为N型。有机N型掺杂剂的掺杂特性源自于其分子具有很强的电离能力，容易离去电子，电子转移至主体材料的导电能级上，即可有效增加主体材料中的电子载流子浓度，提高电导率，调整态密度，改变费米能级，最终提高有机光电器件的性能。综合文献来看，自由基前体分子是应用较多的一类有机N型掺杂剂。其中，以苯并咪唑烷衍生物为例，其2位碳是三级碳原子，该叔碳上的电子可离域到与其相连的烷基和苯环的碳上，易生成较稳定的自由基。因此苯并咪唑烷的2位碳在光照、加热等简单条件下就能离去氢原子，形成易给出电子的碳自由基分子(如下所示)，即具有较低的电离能，从而具有良好的N型掺杂性能。由此可见，芳基叔碳(如苯基甲烷)结构是易形成稳定自由基的框架结构。因此，可以在芳基叔碳的基础上，通过分子结构设计合成芳基自由基前体分子。嘌呤类衍生物是动植物体内必须的有机物，在能...
【技术保护点】
1.一种嘌呤类衍生物自由基前体分子，其结构如式I所示：
【技术特征摘要】
1.一种嘌呤类衍生物自由基前体分子，其结构如式I所示：所述嘌呤类衍生物分子R1和R2为氢、烷基、给/吸电子基团或苯、萘、噻吩等芳香环，R3和R5为烷基，而R4则为芳香环，这将增大共轭体系长度，并调整分子前线轨道能级，优化掺杂剂性能。在R4芳香环上相应位置，例如苯环的o、m、p位，引入给(或吸)电子基团或者各种官能团，在保证分子稳定性的前提下调节能级，优化分子电离能，增强分子溶解性。所述烷基选自甲基、乙基、长链烷基等；所述给电子基团选自烷氧基、胺基、烷巯基、卤素、磷烷基、噻吩环等富电子芳香环；所述吸电子基团选自硝基、氰基、羰基、炔基、酰亚氨等缺电子芳香环；所述芳香环选自苯、萘、噻吩等富电子芳香环，其上可以连接氢、烷基、给/吸电子基团或芳香环。2.一种嘌呤类衍生物自由基前体分子的制备方法，其特征为：以R1和R2为苯基、R3和R5为甲基、R4为对甲氧基苯基为例，包括以下两条路线；(1)2,6-二氯嘌呤为原料，将其充分溶解于干燥无水的DMF溶液中，再加入碳酸钾作催化剂，分多次加入碘甲烷反应制得产物化合物(2)；所述步骤(1)的反应如下所示：路线一：(2)将步骤(1)中制得化合物(2)与碘代芳香环(R4-I)反应，惰性氛围下，以DMF为溶剂，醋酸钯、碳酸铯和碘化亚铜为催化剂体系反应制得产物化合物(3)；根据本发明，所述步骤(2)的反应以R4为对甲氧基苯基为例如下所示：(3)以R1和R2为苯基为例，利用嘌呤的6位反应性能比2位活泼的特点，将步骤(2)中制得化合物(3)分别与R1芳基硼酸、R2芳基硼酸，通过两次Suzuki-Miyaura偶联反应，先在嘌呤环6位连接R2，再在2位连接R1制得产物化合物(4)；根据本发明，所述步骤(3)的反应如下所示：(4)将步骤(3)中制得化合物(4)先在甲苯溶剂中，乙醇钠催化下，与碘甲烷反应得到季铵盐，重结晶后，在乙醇溶液中用硼氢化钠还原制得目标产物(5)；根据本发明，所述步骤(4)的反应如下所示：路线二：(Ⅱ)将步骤(1)中制得的化合物(2)分别与R1芳基硼酸、R2芳基硼酸，通过两次Suzuki-Miyaura偶联反应，先在嘌呤环2位连接R1，再在6位连接R2制得产物化合物(6)；所述步骤(Ⅱ)的反应如下所示：(Ⅲ)将步骤(Ⅱ)中制得的化合物(6)与对碘苯甲醚反应反应，惰性氛围下，以DMF为溶剂，醋酸钯为催化剂、混合碳酸铯、碘化亚铜反应制得产物化合物4；(Ⅳ)与路线一的步骤(4)相同将制得化合物(4)先在甲苯溶剂中，醇钠催化下，与碘甲烷反应得到季铵盐，重结晶后，在乙醇溶液中用硼氢化钠还原制得目标产物(5)；所述步骤(1)中，所述原料(化合物1)、碳酸钾的用量比为1mmol：0.8-1.2mmol，优选1mmol：1-1.2mmol；其中生成化合物(2)的反应温度为常温，优选为25℃；在步骤(1)反应后，对反应体系进行后处理，优选所述纯化处理如下所示：将反应体系倒入60-80mL(优选60-70mL)蒸馏水中，搅拌10min后，用120-160ml(优选130-150mL)二氯甲烷分三次萃取，合并有机相，无水硫酸镁干燥，过滤，旋干二氯甲烷，减压蒸除去溶剂，柱色谱提纯得到白色固体产物化合物(2)；所述方案一的步骤(2)中，化合物(2)、碘化亚铜、醋酸钯、对碘苯甲醚、碳酸铯的用量比为1mmol：2-4mmol：0.05-0.1mmol：1-3mmol：2-4mmol，优选1mmol：3-4mmol：0.05-0.1mmol：1-2mmol：3-4mmol；反应温度为140-180℃，优选155-165℃；反应时间为50-70h，优选55-65h；在步骤(2)反应后，对...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆振欢，冯程，钟定文，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西,45
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。