一种六烷氧基苯并菲-柔性桥-苝四甲酸四酯二元化合物及其制备方法技术

技术编号:13166092 阅读:54 留言:0更新日期:2016-05-10 11:32
本发明专利技术公开了一种六烷氧基苯并菲-柔性桥-苝四甲酸四酯二元化合物及其制备方法。该化合物在液晶态时为柱状六方相盘状液晶,其结构式为:;制备该化合物的主要方法包括:Williamson反应生成烷基芳基醚,Scholl反应生成单羟基五烷氧基苯并菲,酯化反应生成羧酸酯等。与现有技术相比,本发明专利技术公开的这类六烷氧基苯并菲-柔性桥-苝四甲酸四酯二元化合物,具有易于调节液晶相转变温度及温度区间,分子内含有电子给体和受体单元并且具有较宽的带隙的特点,使得该化合物具有光学和电子学目的的用途,特别是作为有机太阳能电池活性层的用途。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机材料化学领域,特别涉及一种六烷氧基苯并菲-柔性桥-茈四甲酸 四酯二元化合物及其制备方法。
技术介绍
盘状液晶材料通常指的是一类含有一个具有芳香性的平面刚性核及3~12条柔性 烷基侧链的化合物,并且在某一特定的温度区间具有液晶性,此时,由于相邻刚性核间碎九 道的重叠,使得一个刚性核紧压在另一个刚性核上面,自组装成有序的柱状阵列,即生成所 谓的柱状相结构,而柱子周围的侧链无序地排列。这种结构使得沿分子柱的轴向具有较高 的载流子迀移率,例如Craats等报导六方柱状液晶时迀移率可达0.5cm W1。因此该类材 料在光电器件中能够作为一维的纳米导线使用。当分子柱垂直于衬底排列时,该类材料可 以作为有机光伏器件的修饰层和活性层。 苯并菲类液晶材料由于原料易得、制备方法简单、产率较高,并且产物易于提纯, 热稳定性好及光电性能稳定,是目前研究地最为广泛的盘状液晶材料。Bacher等报道了苯 并菲类盘状液晶作为有机发光器件空穴传输层。Freudenmann等报道了苯并菲二聚体作为 有机发光器件的发光中心。Oukachmi等人报道苯并菲类盘状液晶可以作为有机光伏器件的 空穴传输层。烷氧基取代的苯并菲类盘状液晶通常呈现柱状相,而且由于烷氧基的供电子 作用,盘状核具有富电子的性质,可以作为空穴传输材料使用。茈四甲酸酯类盘状液晶易形成柱状相,并且在较宽的温度区间具有液晶性。由于 酯基的吸电子作用,茈核具有缺电子的性质,因此可以作为电子传输材料使用。通常不论是 固体,还是在溶液中茈四甲酸酯衍生物在可见光区均具有较强的光吸收性能,因此可作为 活性层用于制备有机光伏器件。 在一个分子内当用非共辄的共价键把一个吸电子单元和一个供电子单元连接在 一起时,分子的能级结构通常没有大的变化;当吸收光线后在这两个单元之间可发生电子 或空穴转移,从而实现分子内电子和空穴分离到不同的单元,可以作为光伏材料的活到性 层使用。Click等报导了这类含分子内异质结的有序排列的材料。 本专利技术提供了一种含有苯并菲单元和茈四甲酸酯单元的盘状分子二元化合物及 其合成方法。这类含有分子内异质结,并且具有柱状相结构的盘状液晶材料,光照时生成的 电子和空穴可以分别沿不同的分子柱传输,因此,可以作为有机光伏材料的活性层,在有机 光伏领域极具应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种六烷氧基苯并菲_柔性桥_茈四甲酸四酯二元化合物及 其制备方法。 本专利技术的六烷氧基苯并菲-柔性桥-茈四甲酸四酯二元化合物包含柱状相盘状液 晶介质,其结构通式为:其中,R1表示具有1~20个碳原子的直链或支链烷基,其中一个或多个不相邻的CH2 基团也能够彼此独立地被-0-代替,其前提是氧原子不直接彼此连接,其中一个或多个氢原 子能够被F、C1或Br取代;R2表示具有1~20个碳原子的直链或支链烷基,其中一个或多个不 相邻的CH 2基团也能够彼此独立地被-0-代替,其前提是氧原子不直接彼此连接,其中一个 或多个氢原子能够被F、C1或Br取代;R 2与R1的结构能够相同,也能不相同;L是选自由亚烷 基、亚芳基、-(:0-(羰基)、-顺-、-0-、-3-及其组合组成的组的二价的连接基团,即为-0-八1-〇-、-O-Al-〇-Ar_〇-、-O-Al-CO-O-Ar-O-、-0-A1-〇-C〇-Ar_〇-、-〇-Al-〇-C〇-〇-Ar_〇-、-O-Al-NH-C〇-Ar-〇-、-〇-Al-C〇-NH-Ar-〇-、-〇-Al-〇-Al-〇-、-〇-Al-〇-Al-〇-Al-〇-、-〇-Al-〇-Al-〇-AI-O-M-0-、-O-M-O-GO-M-0-、-O-M-NH-GO-M-0-、-O-M-GO-O-M-0-、-O-M-S-Ar-O-和-O-Al-S-Al-O-中的一种,L的右端连接在茈四甲酸酯核上,左端连接在苯并菲核上,Al为 亚烷基,Ar为亚芳基。 在本专利技术的一些优选实施方式中,所述L含有彼此连接的至少两个选自由亚烷基 与亚芳基、-CO-、-NH-、-0-及-S-组成的组的基团。 在本专利技术的一些优选的实施方式中,所述亚烷基包括1~18个碳原子。在本专利技术的一些优选的实施方式中,所述亚芳基包括6~14个碳原子。 制备上述六烷氧基苯并菲-柔性桥-茈四甲酸四酯二元化合物的具体步骤为: (1)以茈四甲酸酐为原料,反应生成茈四甲酸四酯,结构如下: (2)以步骤(1)制得的茈四甲酸四酯与对甲苯磺酸在甲苯/正庚烷混合溶液中反应 生成茈四甲酸单酐二酯,结构如下: (3)以邻苯二酚为原料,与溴己烷发生Williamson反应,生成邻二己氧基苯5或邻 己氧基苯酚6,结构式如下: 邻二己氧基苯5和邻己氧基苯酚6在无水三氯化铁作用5 下发生Scholl反应生成单羟基五烷氧基苯并菲7,其结构式如下:单羟基五烷氧基苯并菲7与α,ω -二溴代烷发生 Wi 11 iamson反应,分别生成化合物8、化合物9、化合物10和化合物11,其结构式如下:化合物8、化合物9、化合物10和化合物11分别 与步骤(2)制得的茈四甲酸单酐二酯反应,生成目标产物,即为六烷氧基苯并菲-柔性桥-茈 四甲酸四酯二元化合物,其结构式如下: 其中,LS-〇-Al-〇-、-〇-Al-〇-Ar-〇-、-〇-Al-C〇-〇-Ar-〇-、-〇-Al-〇-C〇-Ar-〇-、-〇-Al-〇-C〇-〇-Ar-〇-、-〇-Al-NH-C〇-Ar-〇-、-〇-Al-C〇-NH-Ar-〇-、-〇-Al-〇-Al-〇-、-〇-Al-〇-Al-〇-Al-〇-、-〇-Al-〇-Al-〇-Al-〇-Al-〇-、-〇-Al-〇-C〇-Al-〇-、-〇-Al-NH-C〇-Al-〇-、-〇-Al-C〇-〇-Al-〇-、-〇-Al-S-Ar-〇-和-O-Al-S-Al-O-中的一种。 本专利技术的制备方法操作简单,且本专利技术的六烷氧基苯并菲-柔性桥-茈四甲酸四酯 二元化合物,具有易于调节液晶相转变温度及温度区间,分子内含有电子给体和受体单元 并且具有较宽的带隙的特点,使得该化合物具有光学和电子学目的的用途,特别是作为有 机太阳能电池活性层的用途。【附图说明】 图1是本专利技术实施例1制得的化合物I-I在5Xl(T6m〇l · I/1的二氯甲烷溶液中的紫 外-可见吸收光谱图。 图2是本专利技术实施例2制得的化合物1-2在5 X ΙΟΛιοΙ · I/1的二氯甲烷溶液中的紫 外-可见吸收光谱图。图3是本专利技术实施例3制得的化合物1-3在88.99°C处于液晶态时在偏光显微镜下 的织构图。 图4是本专利技术实施例3制得的化合物1-3在5 X ΙΟΛιοΙ · I/1的二氯甲烷溶液中的紫 外-可见吸收光谱图。 图5是本专利技术实施例4制得的化合物1-4在53.13°C处于液晶态时在偏光显微镜下 的织构图。 图6是本专利技术实施例4制得的化合物1-4在5 X ΙΟΛιοΙ · I/1的二氯甲烷溶液中的紫 外-可见吸收光谱图。【具体实施方式】以下将结合具体实施方案来说明本专利技术。需要说明的是,下面的实施例仅用来说 明本专利技术,而不用来限制本专利技术。在不偏离本专利技术主旨或范围的情况下,可进行本专利技术构思 内的其他各种组合和改良。在下述的实施例中,所有百分比表示重量百分比。下述的温度是摄氏度。1H本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种六烷氧基苯并菲‑柔性桥‑苝四甲酸四酯二元化合物,其特征在于该化合物包含柱状相盘状液晶介质,该化合物的结构通式为:其中,R1表示具有1~20个碳原子的直链或支链烷基,其中一个或多个不相邻的CH2基团也能够彼此独立地被‑O‑代替,其前提是氧原子不直接彼此连接,其中一个或多个氢原子能够被F、Cl或Br取代;R2表示具有1~20个碳原子的直链或支链烷基,其中一个或多个不相邻的CH2基团也能够彼此独立地被‑O‑代替,其前提是氧原子不直接彼此连接,其中一个或多个氢原子能够被F、Cl或Br取代;R2与R1的结构能够相同,也能不相同;L是选自由亚烷基、亚芳基、‑CO‑、‑NH‑、‑O‑、‑S‑及其组合组成的组的二价的连接基团,即为‑O‑Al‑O‑、‑O‑Al‑O‑Ar‑O‑、‑O‑Al‑CO‑O‑Ar‑O‑、‑O‑Al‑O‑CO‑Ar‑O‑、‑O‑Al‑O‑CO‑O‑Ar‑O‑、‑O‑Al‑NH‑CO‑Ar‑O‑、‑O‑Al‑CO‑NH‑Ar‑O‑、‑O‑Al‑O‑Al‑O‑、‑O‑Al‑O‑Al‑O‑Al‑O‑、‑O‑Al‑O‑Al‑O‑Al‑O‑Al‑O‑、‑O‑Al‑O‑CO‑Al‑O‑、‑O‑Al‑NH‑CO‑Al‑O‑、‑O‑Al‑CO‑O‑Al‑O‑、‑O‑Al‑S‑Ar‑O‑和‑O‑Al‑S‑Al‑O‑中的一种,L的右端连接在苝四甲酸酯核上,左端连接在苯并菲核上,Al为亚烷基,Ar为亚芳基。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:孔翔飞王桂霞夏励婷苏剑张海峰
申请(专利权)人:桂林理工大学
类型:发明
国别省市:广西;45

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