一种四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种式(I)所示的四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物的结构及制备方法。通过如下方法实现：式(II)所示菲环共轭吡咯与式(III)所示的苝二酰亚胺芳醛在室温条件下，以三氯甲烷为溶剂经三氟化硼乙醚催化及2，3

【技术实现步骤摘要】
一种四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物及其制备方法


[0001]本专利技术属于有机合成
及有机光电功能材料领域，涉及一种四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物及其制备方法。

技术介绍

[0002]卟啉类化合物具有许多独特的光电性能、良好的光和热稳定性，在可见光范围内有较大的摩尔吸光系数，因而在生物化学、医药学、分析化学、光催化和材料科学等领域已得到了广泛的关注和应用。近年来，利用卟啉分子独特的电子结构和光电性能，设计和合成光电功能材料及光电器件的研制等方面已成为国内外十分活跃的研究领域，例如在模拟生物光合作用中心的光致电荷和能量转移方面，卟啉分子作为模型化合物中的光吸收单元，可以实现光诱导电荷分离；此外，卟啉化合物在有机场效应电子管(OFETs)、分子开关、分子逻辑门、分子导线、有机太阳能电池、非线性光学材料、分子识别及医药等方面有着广泛的应用前景。
[0003]苝二酰亚胺是一种应用广泛的工业染料，常用作汽车装饰的高级染料。苝二酰亚胺分子的湾位易于修饰，可以通过湾位偶联反应进行特征性结构修饰，可延伸到可见光谱的红色区域。除此之外，苝二酰亚胺及其衍生物还具有较高的摩尔消光系数、高的荧光量子产率、较强的电子亲和性以及良好的光稳定性等一系列优良的光电性质，这些性质使苝二酰亚胺可以被应用于多种领域，包括n型半导体材料、太阳能电池、有机发光二级管以及场效应晶体管等。
[0004]卟啉和苝二酰亚胺均是常见的吸光单元，具有大的共轭体系和高的摩尔消光系数高的电荷迁移率，容易通过常用的化学方法进行修饰来改变其物理化学性质。在卟啉的meso位引入苝二酰亚胺基，能使卟啉衍生物兼具卟啉及苝二酰亚胺两者优良的光电性能。并在卟啉的β位引入菲环基团，可使分子具有更大的共轭体系，有效降低其基态与激发态能级差，能使卟啉化合物在近红外区产生强的电子吸收光谱和荧光发射光谱。然而目前对该化合物还没有报道。而且，近红外染料分子在光学成像、肿瘤诊断、军事侦察、红外伪装、非线性光学材料和光动力疗法等多个领域发挥着重要作用。然而，由于meso位基团修饰及β位菲环共轭卟啉合成步骤多、分离比较困难，因此对此类化合物合成研究较少，且此类化合物经化学修饰能在近红外区具有强的吸收和荧光发射，因而在有机太阳能电池、非线性光学材料、光吸收天线及光动力疗法等方面有着广泛的应用前景。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物及其制备方法。
[0006]技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]本专利技术涉及的一种四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物的结构如下：
[0008][0009]本专利技术涉及的一种四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物的合成路线为：
[0010][0011]本专利技术涉及的一种四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物的制备过程包括以下步骤：
[0012]步骤1：在反应容器中加入苝二酰亚胺基芳醛(II)、菲环共轭吡咯(III)、三氟化硼乙醚及三氯甲烷，在氩气保护及避光条件下，室温反应24h，后加入2，3
‑
二氯
‑
5，6
‑
二氰基
‑
1，4
‑
苯醌(DDQ)反应2h；
[0013]步骤2：减压蒸馏出去溶剂后，残余物经硅胶柱层析分离，再经CHCl3‑
CH3OH重结晶得到四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物；
[0014]上述反应步骤1中，苝二酰亚胺基芳醛与菲环共轭吡咯摩尔比为1∶1；
[0015]上述反应步骤1中，三氯甲烷作为溶剂，三氟化硼乙醚作为催化剂；
[0016]上述反应步骤1中，反应条件为为在氩气保护及室温条件下反应；
[0017]上述反应步骤2中，采用硅胶柱层析分离及扩散法重结晶提纯；
[0018]本专利技术的有益效果
[0019]与现有技术相比，本专利技术中四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物及其制备方法所具有的优点有：(1)本方法可通过在卟啉的meso位上引入苝二酰亚胺取代基，并在卟啉的β位引入菲环，制备得到四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物具有苝二酰亚胺和菲环共轭卟啉的结构特点和光电性质；(2)反应操作简便、选择性好、反应条件温和、产率高；(4)制备的四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物的紫外
‑
可见吸收光谱在可见及
近红外区具有很宽的吸收范围；(5)制备的四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物在有机太阳能电池受体材料、光吸收天线、光动力疗法等方面有着潜在的应用前景。
附图说明
[0020]图1是结构式为I的化合物的紫外
‑
可见吸收光谱；
[0021]图2是结构式为I的化合物的MALDI
‑
TOF质谱图。
具体实施方式
[0022]下面结合具体实例对本专利技术作进一步地解释，具体实施事例并不对本专利技术作任何限定。
[0023]用1H
‑
NMR、紫外
‑
可见光谱表征化合物的结构并研究化合物的光物理性质。检测所用仪器为：德国布鲁克
·
道尔顿公司基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪，岛津UV
‑
3100型紫外
‑
可见分光光度计(扫描范围400～800nm，光路狭缝2nm)。
[0024]实施例1
[0025]将菲环共轭吡咯(0.217g，1mm0l)和苝二酰亚胺基芳醛(0.859g，1mm0l)溶于350mL三氯甲烷中，在氩气保护下于室温避光反应24h，后加入DDQ反应2h。减压蒸馏出去溶剂后，残留物进行硅胶柱层析分离，洗脱剂为二氯甲烷
‑
石油醚、氯仿，然后经甲醇和氯仿重结晶后得到四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物，产率：52％。MALDI
‑
TOF MASS Cal.For[C
292
H
294
N
12
O
16
]：4227.6320，Found：4228.064[M+H
+
]。UV
‑
vis：500nm，529nm，590nm，820nm。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物，其特征在于，其结构式如式(I)所示：2.一种如权利要求1所述的式(I)所示四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：式(II)所示菲环共轭吡咯与式(III)所示的苝二酰亚胺芳醛在室温条件下，以三氯甲烷为溶剂通过三氟化硼乙醚催化反应并经DDQ氧化一锅反应生成四苝二酰亚胺基苯基四菲环共轭卟啉衍生物(I)；3.如专利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤1：在氩气保护及避光条件下，在反应容器中加入菲环共轭吡咯(II)、苝二酰亚胺基芳醛(III)、三氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海军，宗轩莱，卫婷，宋宇婷，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：