一种刚性核直连的类石墨烯苯并菲盘状液晶的制备方法及介晶性技术

技术编号:27511147 阅读:44 留言:0更新日期:2021-03-02 18:41
本发明专利技术属于有机材料化学领域,特别公开了一种刚性核直连的类石墨烯苯并菲盘状液晶化合物的制备方法,具有如通式Ⅰ所示的结构;同时还开发了一种用做制备上述盘状液晶的原料苯并菲衍生物,具有如通式Ⅱ所示的结构。通式Ⅰ所示的化合物在合成上主要通过Suzuki偶联反应得到,经研究发现其液晶相态丰富,具有较宽的介晶温度范围,同时还具有良好热稳定性、发光性能等,在有机光电功能器件中具有潜在的应用。通式Ⅱ所示的化合物提供了原料苯并菲衍生物的制备方法,反应简洁高效、副产物少、收率高,对有机功能材料、药物开发、晶体工程等领域的原料制备提供了新的参考路径。的原料制备提供了新的参考路径。的原料制备提供了新的参考路径。的原料制备提供了新的参考路径。

【技术实现步骤摘要】
一种刚性核直连的类石墨烯苯并菲盘状液晶的制备方法及介晶性


[0001]本专利技术属于有机材料化学领域,特别涉及一种刚性核直连的类石墨烯苯并菲盘状液晶的制备方法及介晶性。

技术介绍

[0002]由碳原子以sp
²
杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料石墨烯因其优异的光学、电学、力学等性能,在化学传感器、晶体管、柔性显示屏、新能源电池、催化剂载体及系列复合材料等方面显示出重要的应用前景。
[0003]苯并菲是研究相对较早、最具代表性的盘状液晶分子之一,苯并菲及其衍生物因其合成简单、易分离、对称性好等特点成了构建盘状液晶材料最受欢迎的液晶基元;盘状液晶二聚体是通过柔链或间断性刚性核作为中间桥梁,将两个盘状介晶基元用一个柔性、半刚性、刚性间隔基连接起来,能使分子有序堆积,形成稳定的柱状介晶相;近年来,随着对苯并菲盘状液晶的不断研究和拓展,发现其在太阳能电池、有机场效应晶体管等方面存在广泛的应用。
[0004]基于此,我们设计合成了一系列以刚性核直连的类石墨烯苯并菲盘状液晶二聚体化合物,期望在有机光电器件如:有机发光二极管(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)、有机光伏(OPV)中具有深入的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的专利技术目的就是提供一种刚性核直连的类石墨烯苯并菲盘状液晶的制备方法。
[0006]该类化合物在合成上主要通过Suzuki偶联反应得到;方案中主要以单羟基苯并菲为起始原料,与全氟丁基磺酰氟酯化得到重要的中间体苯并菲全氟丁基磺酸酯,然后利用Suzuki偶联,与含不同中心刚性核的二硼酸发生反应,得到由不同中心刚性核直接连接的类石墨烯苯并菲盘状液晶二聚体化合物;本专利技术中得到的目标化合物,初步研究了其介晶性、自组装及光物理性质等;经研究表明具有较宽的介晶温度范围,相态丰富,能形成较稳定的柱状相或向列相,同时该类化合物还具有一定光电性能等,在有机光电功能器件中具有潜在的应用。
[0007]为实现上述专利技术目的,所采用的技术方案是:一种刚性核直连的类石墨烯苯并菲盘状液晶化合物,其特征在于,所述化合物具有如下I的结构;其中R=-C
n
H
2n+1
,{n|6<n<14,n∈Z
*
}或R=-OC
n
H
2n+1
,{n|6<n<14,n∈Z
*
};Ar为刚性(或半刚性、柔性)的间隔基团,常见的可为芳环、单杂环、稠杂环以及它们的衍生物等,如下:
其中,本
技术实现思路
优选苯环、联苯、稠合噻吩、噻吩连噻吩、苯并二噻吩衍生物等。
[0008]与现有技术相比,本专利技术通式为I的刚性核直连的苯并菲盘状液晶化合物的有益效果是:一、化学结构变化多样,可通过调节不同的R基团及其链长以及Ar的种类来调节液晶性质,使目标化合物具有丰富的相态、较宽的介晶温度范围、优异的光电功能性质等,可见在有机发光二极管、化学传感器、有机光伏等领域具有广泛的用途;二、本专利技术方法中,所用药品、试剂价格低廉,易于获得,反应条件温和,步骤简洁高效,反应专一性强、原子利用率高,且后处理操作简单,收率较高,符合工业化生产的要求。
[0009]值得指出的是,本专利技术同时提供了用于Suzuki偶联反应的起始原料含拟卤素的苯并菲衍生物的制备路径,所采用的技术方案是:一种苯并菲衍生物的合成,其特征在于,所述化合物具有如下通式Ⅱ的结构;其中R1=-C
n
H
2n+1
,{n|6<n<14,n∈Z
*
}或R1=-OC
n
H
2n+1
,{n|6<n<14,n∈Z
*
};R2=-OTf(即:)或R2=-OSO2(CF2)3CF3(即:)

[0010]与现有技术相比,本专利技术的通式为Ⅱ的苯并菲衍生物的有益效果是:一、单溴苯并菲不易直接合成,但通过既有手段合成单羟基苯并菲后,在此基础上通过控制条件与不同酸酐的反应,开发出一类含拟卤素的苯并菲衍生物,可用于直接参与Suzuki偶联反应,在有机功能材料、药物开发、晶体工程等方面提供了新的参考路径;二、通过本专利技术方案合成的含拟卤素的苯并菲衍生物,产率高,活性好,且价格低廉、易于保存(如合成苯并菲全氟丁基磺酰酯所用的全氟丁基磺酰氟国内甚至可按公斤出售,约1kg,100元);进行Suzuki偶联反应时,反应简洁高效、副产物少、收率较高,可适应不同场景的需求。
[0011]上述的通式为I的刚性核直连的苯并菲盘状液晶化合物及通式为Ⅱ的一种苯并菲衍生物的制备方法合成路线简短高效,且产率较高、后处理简单,下面结合具体实施案例对本专利技术作进一步的详细说明。
附图说明
[0012]图1为实施例1中所获原料化合物M0的核磁共振氢谱。
[0013]图2为实施例1中所获原料化合物M0的核磁共振碳谱。
[0014]图3为实施例1中所获原料化合物M0的核磁共振氟谱。
[0015]图4为实施例1中所获原料化合物M0的偏光织构图。
[0016]图5为实施例1中所获原料化合物M0的DSC图。
[0017]图6为实施例2中所获目标化合物D1b的核磁共振氢谱。
[0018]图7为实施例2中所获目标化合物D1b的核磁共振碳谱。
[0019]图8为实施例2中所获目标化合物D1b的高分辨质谱。
[0020]图9为实施例2中所获目标化合物D1b的偏光织构图。
[0021]图10为实施例2中所获目标化合物D1b的DSC图。
[0022]图11为实施例2中所获目标化合物D1b的XRD图。
[0023]图12为实施例3中所获目标化合物D2b的核磁共振氢谱。
[0024]图13为实施例3中所获目标化合物D2b的核磁共振碳谱。
[0025]图14为实施例3中所获目标化合物D2b的高分辨质谱。
[0026]图15为实施例3中所获目标化合物D2b的偏光织构图。
[0027]图16为实施例3中所获目标化合物D2b的DSC图。
[0028]图17为实施例3中所获目标化合物D2b的XRD图。
[0029]图18为实施例4中所获目标化合物D3b的核磁共振氢谱。
J = 6.6 Hz, 4H), 4.21 (t, J = 6.6 Hz, 4H), 1.99-1.88 (m, 20H), 1.62-1.52 (m, 20H), 1.46-1.26 (m, 80H), 0.92-0.83 (m, 30H). 核磁共振碳谱
13
C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ (ppm): 155.01, 149.78, 149.31, 148.75, 148.73, 137.50, 130.38, 129.49, 125.62, 124.85, 124.06, 123.17, 123.04, 122.98, 107.94, 107.54, 106.94, 1本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种刚性核直连的类石墨烯苯并菲盘状液晶化合物,其特征在于,具有如下通式Ⅰ所示的结构;其中R=-C
n
H
2n+1
,{n|6<n<14,n∈Z
*
}或R=-OC
n
H
2n+1
,{n|6<n<14,n∈Z
*
};Ar为刚性(或半刚性、柔性)的间隔基团,常见的可为芳环、单杂环、稠杂环以及它们的衍生物等,如下:其中,本发明内容优选苯环、联苯、稠合噻吩、噻吩连噻吩、苯并二噻吩衍生物等。2.一种制备权利要求1所述的通式为Ⅰ的刚性核直连的类石墨烯苯并菲盘状液晶化合物的制备方法,其主要反应为Suzuki偶联,包括步骤如下:以含卤素或拟卤素化合物M0为原料(以苯并菲全氟丁基磺酸酯为例),与系列刚性(或半刚性、柔性)间隔基团,在Pd(PPh3)4催化下,通过Suzuki偶联反应得到目标化合物D1b-D4b;其合成路线如下:。3.一种制备权利要求1、2所述刚性核直连的苯并菲盘状液晶二聚体化合物的原料苯并菲衍生物的合成,其特征在于,具有如下通式Ⅱ所示的结构;其中R1=-...

【专利技术属性】
技术研发人员:林航刘帅龙秀海赵可清赵可孝胡平汪必琴
申请(专利权)人:四川师范大学
类型:发明
国别省市:

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