一种基于喹喔啉骨架的有机光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于喹喔啉骨架的有机光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化剂技术领域，本发明专利技术提供的基于喹喔啉骨架的有机光催化剂在有机光氧化还原催化与Lewis酸协同催化的脱氢/(3+2)环加成反应可见光催化有机反应中表现出优异的光催化效率，具有广泛的实际应用价值。应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于喹喔啉骨架的有机光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光催化剂
，具体涉及到一种基于喹喔啉骨架的有机光催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]可见光光氧化还原催化是活化有机小分子的强大工具，在许多的合成和官能团化中得到了广泛的应用，通过立体选择性地活化和激活特定的官能团或化学键，以实现之前具有挑战性甚至不可能实现的化学转化。经典的光催化剂，无论是过渡金属配合物还是有机染料，在吸收可见光时，都能够达到电子激发态，从而能够将单电子转移或能量转移到各种底物。钌基和铱基光催化剂由于其优异的光物理性能，已经作为光氧化还原催化剂被广泛的研究和应用，其突出的效用和令人印象深刻的性能已得到充分证实。然而，使用这些贵金属催化剂的成本高昂，并且由于其陆地稀缺性和与其开发相关的环境问题，也与可持续性发展形成鲜明对比。因此，人们对开发可持续的替代光催化剂产生了广泛的兴趣。

技术实现思路

[0003]针对上述的不足，本专利技术的目的是提供一种基于喹喔啉骨架的有机光催化剂及其制备方法和应用。
[0004]为达上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：
[0005]本专利技术提供一种基于喹喔啉骨架的有机光催化剂，其化学通式如式(I)所示：
[0006][0007][0008]其中，R1为氢、取代或未取代的C1‑
C
60
烷基、取代或未取代的C2‑
C
60
烯基、取代或未取代的C2‑
C
60
炔基、取代或未取代的C1‑
C
60
烷氧基、取代或未取代的C3‑
C
10
环烷基、取代或未取代的C1‑
C
10
杂环烷基、取代或未取代的C3‑
C
10
环烯基、取代或未取代的C1‑
C
10
杂环烯基、取代或未取代的C6‑
C
60
芳基、取代或未取代的C1‑
C
60
杂芳基、羟基、羧基、酯基、氰基、氨酰基或卤素原子(比如氟，氯，溴，碘)；R2为咔唑基、萘基、螺
‑
芴基、菲基、蒽基、芘基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、三嗪基、N,N
‑
二苯基、N,N
‑
二甲基、吗啉基、哌嗪基、吩噻嗪基或吩恶嗪基。
[0009]本专利技术中，喹喔啉及其衍生物是具有D(电子受体)
‑
A(电子给体)结构的杂环化合物，并且具有较好的热稳定性以及化学稳定性。同时，由于空间位阻效应，电子受体(喹喔啉)与不同的电子给体之间存在一定的二面角，避免了在可见光激发时发生的电子淬灭，提高了荧光量子产率。喹喔啉及其衍生物能够在可见光的激发下电子从电子给体跃迁到电子受体，此时为单重激发态S1，S1可以通过荧光(辐射跃迁)或内部转换IC(非辐射跃迁)返回到基S0，或者它可以通过自旋禁止的非辐射过程(称为系统间穿越(ISC))进入三重激发态
T1。激发的喹喔啉及其衍生物成为比基态更强的氧化剂和还原剂，之后与底物发生单电子转移，实现喹喔啉及其衍生物的氧化淬灭循环或者还原淬灭循环，进而引发后续的反应，实现多样化的化学转换。
[0010]进一步地，R1优选为氢、卤素、苄基、酯基、酰基、氰基、氨酰基、杂芳环、取代或未取代的C1‑
10
烷基、取代或未取代的C3‑
10
环烷基。
[0011]进一步地，R2优选为N,N
‑
二苯基、咔唑基、萘基、螺
‑
芴基、菲基、蒽基、芘基、吗啉基、哌嗪基、吩噻嗪基或吩恶嗪基。
[0012]进一步地，咔唑基包括但不限于3,6
‑
二甲基咔唑基、3,6
‑
二叔丁基咔唑基、3,6
‑
二甲氧基咔唑基等。
[0013]进一步地，基于喹喔啉骨架的有机光催化剂的优选结构式如下所示：
[0014][0015]本专利技术还提供上述基于喹喔啉骨架的有机光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0016][0017]步骤(1)：将邻苯二胺类化合物1和草酸化合物1
’
于盐酸溶液中，加热搅拌回流状态下反应0.5～24小时；反应结束后，将反应体系冷却至室温，随后将反应体系倒入冰水中，待有沉淀析出后过滤得到固体，得到1,4
‑
二氢喹喔啉
‑
2,3
‑
二酮类化合物2；
[0018]步骤(2)：将步骤(1)所得1,4
‑
二氢喹喔啉
‑
2,3
‑
二酮类化合物2溶于溶剂中，然后加入二氯亚砜，再缓慢滴加N,N
‑
二甲基甲酰胺，加热搅拌回流状态下反应5～12小时；反应结束后对反应体系分离纯化，得到2,3
‑
二氯喹喔啉类化合物3；
[0019]步骤(3)：将步骤(2)所得2,3
‑
二氯喹喔啉类化合物3与化合物4进行亲核取代反应，对反应体系分离纯化后得到目标产物5；
[0020]其中，R1为氢、取代或未取代的C1‑
C
60
烷基、取代或未取代的C2‑
C
60
烯基、取代或未取代的C2‑
C
60
炔基、取代或未取代的C1‑
C
60
烷氧基、取代或未取代的C3‑
C
10
环烷基、取代或未取代的C1‑
C
10
杂环烷基、取代或未取代的C3‑
C
10
环烯基、取代或未取代的C1‑
C
10
杂环烯基、取代或未取代的C6‑
C
60
芳基、取代或未取代的C1‑
C
60
杂芳基、羟基、羧基、酯基、氰基、氨酰基或卤素原子(比如氟，氯，溴，碘)；R2为咔唑基、萘基、螺
‑
芴基、菲基、蒽基、芘基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、三嗪基、N,N
‑
二苯基、N,N
‑
二甲基、吗啉基、哌嗪基、吩噻嗪基或吩恶嗪基。
[0021]进一步地，步骤(1)中邻苯二胺类化合物1和草酸化合物1
’
的摩尔比为1～2:1～3，优选为1:1～1.2；步骤(2)中1,4
‑
二氢喹喔啉
‑
2,3
‑
二酮类化合物2、二氯亚砜，和N,N
‑
二甲基甲酰胺的摩尔比为10～30:20～70:1，优选为20:50:1；步骤(3)中2,3
‑
二氯喹喔啉类化合物3与化合物4的摩尔比为1～2:1～8，优选为1:4。
[0022]本专利技术还提供上述基于喹喔啉骨架的有机光催化剂在可见光催化有机反应中的应用。
[0023]进一步地，可见光催化有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于喹喔啉骨架的有机光催化剂，其特征在于，其化学通式如式(I)所示：其中，R1为氢、取代或未取代的C1‑
C
60
烷基、取代或未取代的C2‑
C
60
烯基、取代或未取代的C2‑
C
60
炔基、取代或未取代的C1‑
C
60
烷氧基、取代或未取代的C3‑
C
10
环烷基、取代或未取代的C1‑
C
10
杂环烷基、取代或未取代的C3‑
C
10
环烯基、取代或未取代的C1‑
C
10
杂环烯基、取代或未取代的C6‑
C
60
芳基、取代或未取代的C1‑
C
60
杂芳基、羟基、羧基、酯基、氰基、氨酰基或卤素原子；R2为咔唑基、萘基、螺
‑
芴基、菲基、蒽基、芘基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、三嗪基、N,N
‑
二苯基、N,N
‑
二甲基、吗啉基、哌嗪基、吩噻嗪基或吩恶嗪基。2.如权利要求1所述的基于喹喔啉骨架的有机光催化剂，其特征在于，所述R1为氢、卤素、苄基、酯基、酰基、氰基、氨酰基、杂芳环、取代或未取代的C1‑
10
烷基、取代或未取代的C3‑
10
环烷基。3.如权利要求1所述的基于喹喔啉骨架的有机光催化剂，其特征在于，所述R2为N,N
‑
二苯基、咔唑基、萘基、螺
‑
芴基、菲基、蒽基、芘基、吗啉基、哌嗪基、吩噻嗪基或吩恶嗪基。4.如权利要求3所述的基于喹喔啉骨架的有机光催化剂，其特征在于，所述咔唑基包括3,6
‑
二甲基咔唑基、3,6
‑
二叔丁基咔唑基、3,6
‑
二甲氧基咔唑基。5.如权利要求1所述的基于喹喔啉骨架的有机光催化剂，其特征在于，所述有机光催化剂的结构式如下所示：
6.权利要求1～5任一项所述的基于喹喔啉骨架的有机光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：将邻苯二胺类化合物1和草酸化合物1
’
于盐酸溶液中，加热搅拌回流状态下反应0.5～24小时；反应结束后，将反应体系冷却至室温，随后将反应体系倒入冰水中，待有沉淀析出后过滤得到固体，得到1,4
‑
二氢喹喔啉
‑
2,3
‑
二酮类化合物2；步骤(2)：将步骤(1)所得1,4

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国强，肖腾飞，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：