一种近红外稠环芳烃分子及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种近红外稠环芳烃分子及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：在乙酸为溶剂的条件下，1,4,5,8

【技术实现步骤摘要】
一种近红外稠环芳烃分子及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物/光电材料
，具体涉及萘二酰亚胺二聚体稠环芳烃分子在光疗抗菌、激光染料、荧光传感器、荧光标记和光伏电池中的应用；本专利技术还提供了制备所述分子的方法。

技术介绍

[0002]过去几十年，经过科学家的不懈努力，大量性能优异的有机光电功能材料被研制出来，并广泛应用于各种有机器件和生物领域，如有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机场效应晶体管、有机发光二极管、光疗抗菌、肿瘤成像与治疗等。
[0003]萘二酰亚胺(NDI)由富电子的萘单元和两个缺电子的酰亚胺基团构成。独特的电子“推
‑
拉”结构赋予其与众不同的特点，酰亚胺基团上的氮原子通过连接不同的烷基链，可以有效增加分子溶解度、提高加工性；且NDI中的两个吸电子性的酰亚胺基团，可以有效降低分子LUMO能级，使分子具有优异的N型有机半导体性能。通过对萘单元进行结构修饰，可以有效调节分子的紫外吸收/荧光发射性能。此外，NDI分子量较小，有利于生物体吸收与代谢。因此，高性能的NDI衍生物在光疗抗菌和光伏电池中具有巨大的潜力。
[0004]NDI衍生物通常是以含有两个或四个卤族原子的NDI分子为原料，通过偶联反应制备，然而，该分子的制备过程极为复杂，常常需要较长的反应时间，制备过程中往往需要液溴等危险化合物，反应条件极为苛刻，且产物的产率较低。为NDI衍生物的工业化生产带来巨大挑战。
[0005]因此本专利技术提供一种萘二酰亚胺二聚体稠环芳烃材料及其抗菌光疗的应用，并通过优化制备过程中的反应添加剂、温度、时间来简化制备工艺，提高产物收率。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术的目的是在于提供一种萘二酰亚胺二聚体稠环芳烃材料，以及其制备方法和用途，合成工艺简单，易于纯化，产率较高，并且，在近红外区域具有良好的吸收性能，同时具有优异的溶解性和稳定性。
[0007]具体而言，本专利技术提供了一种化合物，具有式(I)所示的结构：
[0008][0009]本专利技术还提供了式(I)化合物的制备方法，其特征在于，以式1,4,5,8
‑
萘四甲酸酐、2,6
‑
二异丙基苯胺、乙二胺、重铬酸钾为原料，按照如下反应路线进行反应制备：
[0010][0011]在本专利技术的一些具体实施方案中，按照如下步骤制备式(I)化合物：
[0012]步骤(1)：在乙酸为溶剂的条件下，1,4,5,8
‑
萘四甲酸酐、2,6
‑
二异丙基苯胺，获得中间体II；
[0013]步骤(2)：中间体II在乙二胺为溶剂，溴化铜、去离子水作为添加剂的条件下，通过碳氢活化反应，获得中间体III；
[0014]步骤(3)：中间体III在乙酸和水的介质中，浓硫酸为酸性添加剂，重铬酸钾为氧化剂，通过氧化反应，生成中间体IV；
[0015]步骤(4)：中间体IV在三氯氧磷(POCl3)的介质中，DMF为添加剂的条件下，合成萘二酰亚胺二聚体小分子DNDI。
[0016]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述步骤(1)中，1,4,5,8
‑
萘四甲酸酐、2,6
‑
二异丙基苯胺的摩尔比例为：1:(2
‑
5)；120℃加热回流2
‑
6小时,抽滤，干燥，得到白色固体II。
[0017]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述步骤(2)中乙二胺、去离子水，体积比为(4
‑
40):1,中间体II、乙二胺、溴化铜的摩尔比例为：1:(10
‑
200):(0.3
‑
0.5)。60℃反应20
‑
48小时，柱层析得到黄色固体III。
[0018]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述步骤(3)中乙酸和水摩尔比为(1
‑
5):1；添加的重铬酸钾与化合物III摩尔比为(2
‑
4):1；室温搅拌30分钟后，回流反应2
‑
4小时。二氯甲烷萃取，减压除去溶剂，得到黄色固体IV。
[0019]在本专利技术的一些具体实施方案中，所述步骤(4)所用溶剂为三氯氧磷(POCl3)，中间体IV、三氯氧磷(POCl3)、DMF的摩尔比例为：1:(10
‑
200):(1
‑
10)；反应温度100
‑
125℃，反应时间12
‑
48小时。柱层析得到绿色固体DNDI。
[0020]本专利技术相对于现有技术具有如下的显著优点及效果：
[0021]本专利技术的小分子材料结构明确，合成工艺简单，易于纯化，产率较高；并且本专利技术的材料具有良好的光物理性能，在二氯甲烷溶液中紫外吸收光谱最大吸收波长达753nm，最大发射峰为785nm，具有刚性平面结构、较低的LUMO能级，同时，本专利技术的小分子材料具有分子量小、溶解性优异等优点，在生物成像、荧光探针、激光染料、荧光传感器、荧光标记、光伏电池和光疗抗菌等方面有着巨大的应用前景。
附图说明
[0022]图1为化合物DNDI的1H
‑
NMR谱图。
[0023]图2为化合物DNDI的
13
C
‑
NMR谱图。
[0024]图3为化合物DNDI的质谱图。
[0025]图4为化合物DNDI纳米颗粒的动态光散射测试图。
[0026]图5为化合物DNDI在二氯甲烷溶剂中的紫外吸收光谱图。
[0027]图6为化合物DNDI在二氯甲烷溶剂中的荧光发射光谱图。
[0028]图7为化合物DNDI在干燥二氯甲烷溶剂中的循环伏安测试图。
[0029]图8为DNDI纳米颗粒的光热转换效率测试图。
[0030]图9为DNDI纳米颗粒的光热稳定性测试图。
[0031]图10为DNDI纳米颗粒和PBS处理过的金黄色葡萄球菌在琼脂平板上形成的菌落图。
具体实施方式
[0032]以下结合具体实施例，对本专利技术进行详细说明。
[0033]实施例1式(I)化合物的合成
[0034]合成路线如下：
[0035][0036]具体合成操作步骤如下：
[0037]将1,4,5,8
‑
萘四甲酸酐(2.680g,10mmol)添加到15mL乙酸中，加入2,6
‑
二异丙基苯胺(3.900g,22mmol)，120℃加热回流2小时。反应结束后，冷却至室温，将反应液倒入甲醇中，抽滤，干燥，得到产物II(4.982g，产率:85％)。1H NMR(400MHz,CDCl3),δ(ppm):8.89(s,4H),7.53(t,2H,J＝8Hz),7.37(d,4H,J＝8Hz),2.65
‑
2.76(m,4H),1.18
‑
1.16(m,24H)；其化学结构式如下所示：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.稠环芳烃化合物，其具有以下结构：2.一种制备权利要求1所述化合物的方法，其特征在于，以1,4,5,8
‑
萘四甲酸酐、2,6
‑
二异丙基苯胺、乙二胺、重铬酸钾为原料，按照如下反应路线进行反应制备：3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：在乙酸为溶剂的条件下，1,4,5,8
‑
萘四甲酸酐、2,6
‑
二异丙基苯胺，获得中间体II；步骤(2)：中间体II在乙二胺为溶剂，溴化铜、去离子水作为添加剂的条件下，通过碳氢活化反应，获得中间体III；步骤(3)：中间体III在乙酸和水的介质中，浓硫酸为酸性添加剂，重铬酸钾为氧化剂，通过氧化反应，生成中间体IV；步骤(4)：中间体IV在三氯氧磷(POCl3)的介质中，DMF为添加剂的条件下，合成萘二酰亚胺二聚体小分子DNDI。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，1,4,5,8
‑
萘四甲酸酐、2,6
‑
二异丙基苯胺的摩尔比例为：1:(2
‑
5)；120℃加热回流2
‑
6小时,抽滤，干燥，得到白色固体II。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中乙二胺、去离子水，体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵进军，董晓臣，申茜，王志超，佘明栋，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：