一类三苯二噁嗪酰亚胺二倍体化合物及其制备方法技术

一类三苯二噁嗪酰亚胺二倍体化合物及其制备方法，其属于有机合成技术领域。三苯二噁嗪酰亚胺二倍体采用单溴三苯二噁嗪酰亚胺，分别与单硼酸芳香烃、单频哪醇硼酸酯芳香烃或单三丁基锡芳香烃，在催化剂和碱的作用下，通过C‑C偶联的方法合成得到。三苯二噁嗪酰亚胺二倍体的脂肪侧链的引入，有效改善其溶解性，共轭桥连的二倍体结构可以产生空间扭曲抑制分子聚集，应用于有机光电器件中能够表现出优良的光电性能。

A diploid compound of three benzol and two oxazine imide and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一类三苯二噁嗪酰亚胺二倍体化合物及其制备方法
本专利技术涉及有机合成领域，具体涉及一类三苯二噁嗪酰亚胺二倍体化合物及其制备方法。
技术介绍
近几年来，含有酰亚胺结构的梯形共轭分子，引起了光电领域科研工作者的广泛关注。梯形共轭酰亚胺衍生物具有良好的可见光吸收和电子传输性能，作为有机电子传输材料，可以应用于有机薄膜太阳能电池、有机场效应晶体管、有机电致发光二极管和有机激光器等方面。2008年，本课题组将经典的三苯二噁嗪染料进行了化学修饰，合成的三苯二噁嗪衍生物作为电子传输材料，通过真空蒸镀的手段制作的有机场效应晶体管，具有较高电子迁移率和良好的稳定性。然而，三苯二噁嗪染料本身不良的溶解性不利于溶液加工，并且染料分子具有很强的π-π共轭作用，固态容易发生分子聚集，这大大限制此类染料的应用与发展。因此，将酰亚胺与三苯二噁嗪母体相结合，设计合成带有柔性侧链的三苯二噁嗪酰亚胺二倍体。脂肪侧链的引入有效改善其溶解性，共轭桥连的二倍体结构可以产生空间扭曲抑制分子聚集，通过对结构的化学修饰，期望获得优良光电性能的N型半导体材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是利用单溴三苯二噁嗪酰亚胺与取代芳香烃通过C-C偶联反应，获得具有大共轭平面且空间扭曲的新型三苯二噁嗪酰亚胺二倍体。本专利技术提供一类三苯二噁嗪酰亚胺二倍体的通式(Ⅰ)式(Ⅰ)中，R＝C1～C20直链烷烃、C1～C20支链烷烃、其中，n＝1、2或3；R2为H、C1～C20直链烷烃或C1～C20支链烷烃；R3为CH3、CH(CH3)2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、苯基或苄基；R4为H、C1～C20直链烷烃或C1～C20支链烷烃。通式(Ⅰ)中材料可以通过如下流程制备：(1)(2)(3)式中R＝C1～C20直链烷烃、C1～C20支链烷烃、其中，n＝1、2或3；R2为H、C1～C20直链烷烃或C1～C20支链烷烃；R3为CH3、CH(CH3)2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、苯基或苄基；R4为H、C1～C20直链烷烃或C1～C20支链烷烃。本专利技术中含有一类三苯二噁嗪酰亚胺二倍体的制备方法如下：以取代芳香烃与单溴三苯二噁嗪酰亚胺为原料，它们以摩尔比为1:2～5，Pd(PPh3)4、Pd(dppf)Cl2或Pd2(dba)3作为催化剂，单溴三苯二噁嗪酰亚胺与催化剂的摩尔比为1:0.05～0.2，0.1-2M的Na2CO3、K2CO3、CH3COONa、CH3COOK、K2HPO4或K3PO4作为碱源，80～120℃条件下，在有机溶剂中搅拌反应8～24小时，通过C-C偶联反应得到通式(Ⅰ)的三苯二噁嗪酰亚胺二倍体。其中有机溶剂选自甲苯、氯苯、邻二氯苯、四氢呋喃、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。按上述方法制得的材料可用常规方法分离，例如沉淀和过滤、溶液重结晶、喷雾干燥、硅胶柱色谱等。本专利技术的有益效果：本专利技术的化合物在常用有机溶剂中具有优良的溶解度，易溶于二氯甲烷、四氢呋喃、氯仿、甲苯、氯苯等有机溶剂，在二氯甲烷和氯仿中溶解度大于40mg/mL，避免了大结构分子不易溶于有机溶剂的问题；该材料在250-650nm可见光区域具有较强的吸收峰和较高的摩尔消光系数，其摩尔消光系数可以达到5×104M-1cm-1，良好的可见光捕获性能达到了有机光电材料对吸收强度及吸光区域的要求；该材料还具有良好的氧化还原特性，通过循环伏安法测试并计算其最低未占轨道(LUMO)约为-3.9～-4.0eV，证明该类材料具有较强接受电子的能力；利用空间电荷限制电流(SCLC)的方法测试该类材料的电子迁移率，制备的有机薄膜器件中能够表现出优良的电子传输性能，该类材料的电子迁移率可以达到1×10-3cm2V-1s-1。本专利技术可应用于有机光电领域，例如：有机光探测器、有机薄膜太阳能电池、有机场效应晶体管、有机电致发光二极管、有机激光器、补充电路以及与其相关的用途。本专利技术用以下实例加以说明但不局限于此，其中除非另有说明，所有的份数和百分数均以重量计。附图说明图1为实施例1产物的二氯甲烷溶液的吸收光谱图，横坐标为波长，单位为纳米；纵坐标为摩尔消光系数。该产物最大吸收波长为525纳米，其摩尔吸光系数为7.47×104M-1cm-1。图2为实施例1产物的二氯甲烷溶液的循环伏安曲线，横坐标为电压，单位为伏；纵坐标为电流，单位为微安。该材料具有三组可逆的氧化还原峰，没有氧化峰，其第一还原峰的半波电位为-1.12V，计算该材料的低未占轨道的能级为-3.96eV。图3为实施例1产物采用空间电荷限制电流的方法，测试其电子迁移率的电流密度-电压曲线。横坐标为电压，单位为伏；纵坐标为电流密度，单位为安培每平方厘米。正方形实点为实测曲线，三角形空点为理论公式拟合曲线，两曲线重合性良好，证明实测曲线真实可信。通过Mott-Gurney公式，计算其电子迁移率为1.37×10-3cm2V-1s-1。具体实施方式以下结合技术方案和附图详细叙述本专利技术的具体实施例。实施例1将单溴三苯二噁嗪酰亚胺(2.00mmol)、双三丁基锡噻吩(1.00mmol)和Pd2(dba)3(0.1mmol)加入反应器中，甲苯作为溶剂，80℃加热反应12h，薄板层析确定反应终点，停止反应。二氯甲烷与水分液，水洗，干燥，除溶，硅胶柱色谱提纯，得到紫红色固体，收率：72％，HRMS：2049.3177(m/z)。实施例2将单溴三苯二噁嗪酰亚胺(5.00mmol)、双三丁基锡二噻吩(1.00mmol)和Pd2(dba)3(0.2mmol)加入反应器中，氯苯作为溶剂，100℃加热反应16h，薄板层析确定反应终点，停止反应。二氯甲烷与水分液，水洗，干燥，除溶，硅胶柱色谱提纯，得到紫红色固体，收率：78％，HRMS：1966.9487(m/z)。实施例3将单溴三苯二噁嗪酰亚胺(3.00mmol)、双硼酸酯三苯胺(1.00mmol)、Pd(PPh3)4(0.05mmol)、2MK2CO3水溶液(4.00mmol)加入反应器中，乙二醇单甲醚作为溶剂，120℃加热反应8h，薄板层析确定反应终点，停止反应。二氯甲烷与水分液，水洗，干燥，除溶，硅胶柱色谱提纯，得到紫红色固体，收率：82％，HRMS：2162.1345(m/z)。实施例4将单溴三苯二噁嗪酰亚胺(4.00mmol)、双硼酸芴(1.00mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.06mmol)和2MNa2CO3水溶液(4.00mmol)加入反应器中，N,N-二甲基乙酰胺作为溶剂，80℃加热反应10h，薄板层析确定反应终点，停止反应。二氯甲烷与水分液，水洗，干燥，除溶，硅胶柱色谱提纯，得到粉红色固体，收率：76％，HRMS：1914.9023(m/z)。实施例5将单溴三苯二噁嗪酰亚胺(2.00mmol)、双硼酸酯咔唑(1.00mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.05mmol)和0.1MCH3COOK水溶液(3.00mmol)加入反应器中，N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂，120℃加热反应12h，薄板层析确定反应终点，停止反应。二氯甲烷与水分液，水洗，干燥，除溶，硅胶柱色谱提纯，得到紫红色固体，收率：71％，HRMS：2160.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类三苯二噁嗪酰亚胺二倍体化合物，其特征在于：结构通式如式(Ⅰ)所示：

【技术特征摘要】
1.一类三苯二噁嗪酰亚胺二倍体化合物，其特征在于：结构通式如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，R＝C1～C20直链烷烃或支链烷烃、其中，n＝1、2或3；R2为H、C1～C20直链烷烃或C1～C20支链烷烃；R3为CH3、CH(CH3)2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、苯基或苄基；R4为H、C1～C20直链烷烃或C1～C20支链烷烃。2.根据权利要求1所述的一类三苯二噁嗪酰亚胺二倍体化合物的制备方法，其特征在于：将6位单溴三苯二噁嗪酰亚胺分别与单硼酸芳香烃、单频哪醇硼酸酯芳香烃或单三丁基锡芳香烃通过C-C偶联的方法，在催化剂和碱的条件下，反应得到三苯二噁嗪酰亚胺二倍体，反应通式为：(1)单溴三苯二噁嗪酰亚胺与单硼酸芳香烃发生suzuki偶联反应：(2)单溴三苯二噁嗪酰亚胺与单频哪醇硼酸酯芳香烃发生suzuki偶联反应：(3)单溴三苯二噁嗪酰亚胺与单三丁基锡芳香烃发生stille偶联反应：其中R、Ar、n、R2、R3、R4的定义同式(Ⅰ)。3.根据权利要求2所述的一类三苯二噁嗪酰亚胺二倍体化...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖义，王赫麟，陈令成，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21