苯并[j]荧蒽衍生物及其制备方法与应用

文档序号:8216682阅读:449来源:国知局
苯并[j]荧蒽衍生物及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于共轭有机小分子光电材料领域,具体涉及苯并[j]荧蒽衍生物及其制 备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 有机共轭分子中尤其是多环芳烃,由于其π共轭体系、富电子共轭特点以及特殊 的光电性质,使其在光化学器件、有机场效应晶体管(OFET)、有机薄膜晶体管(OTFT)、有机 电致发光器件(ELD)、液晶材料和太阳能电池(OPV)等光电材料领域有着很高的应用价值, 而且发展具有特殊结构与性能的分子体系一直以来都是有机材料创新发展的一个重要源 泉,所以具有特殊结构以及取代基的多环芳烃类分子的设计合成与应用研宄成为有机功能 材料领域中一个重点与热点研宄内容。
[0003] 目前在该领域,具有代表性的主要有应用于荧光染料的茈酰亚胺类以及螺 稀类衍生物((a) P. Wang, H. L. Zhang, L. Zhang, Synthesis and characterization of perylene diimides new style red light-emitting material, Chemical Industry and Engineering Progress, 2008, 27, 460-463 ; (b)M. Li, L. H. Feng, Η. Y. Lu, S. Wang, C. F.Chen,Tetrahydro[5]helicene-Based Nanoparticles for Structure-Dependent Cell Fluorescent Imaging,Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 4405 - 4412);应用于场效应晶体管的 并五苯衍生物((a)M. Μ· Payne,S. R. Parkin,J. Ε· Anthony,C. C. Kuo, Τ· Ν· Jackson,Organic Field-Effect Transistors from Solution-Deposited Functionalized Acenes with Mobilities as High as lcm2/V.s,J. AM. CHEM.S0C. 2005, 127, 4986-4987; (b)W. F. Zhang, Y. Q. Liuj Y. Guij Heteroatom Substituted Organic/Polymeric Semiconductors and their Applications in Field-Effect Transistors,Adv. Mater. 2014, 26, 6898-6904);以及用于液晶材料(D. Adam,P. Schuhmacher,J. slmmerer,L Haussllngj K. Slemensmeyerj K. H. Etzbachj H. Ringsdorf and D. Haarerj Nature 1994, 371,141-143.)等。
[0004] 鉴于多环芳烃类化合物在有机光电材料中的广泛应用价值,以及结构特殊分子在 材料中的潜在应用能力和目前所面临的诸多合成复杂等因素,使得探索一种原料廉价、合 成工艺简单、操作便捷、高效、克计量合成多环芳烃的方法有很高的科研价值和应用价值。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于提供一种苯并[j]荧蒽衍生物。
[0006] 本发明所提供的苯并[j]荧蒽衍生物的结构通式如式I所示:
[0007]
【主权项】
1. 式I所示化合物:
所述式I中,Ri、R2均选自氢或甲氧基,且R :和R2中至少有一个为甲氧基; 或札、馬均选自氢或02-(:12的烷氧基,且1?1和1?2中有一个为02-(:12的烷氧基; 或札与R2相同,均选自C2-C12的烷氧基。
2. 根据权利要求1所述的化合物,其特征在于:所述化合物选自如下任意一种: C1IR1= H ;R2= CH3O ; C2IR1= CH3O ;R2= H ; E1IR1= H ;R2= CH3CH2O ; E2IR1= H ;R2= CH3(CH2)3O ; E3 = R1= H ;R2= CH3(CH2)11O0
3. 制备权利要求I所述式I中RpR2均选自氢或甲氧基,且R JPR2中至少有一个为甲 氧基的化合物的方法,包括如下步骤:将对苯醌和式II所示化合物在醋酸和盐酸的混合溶 液中进行回流反应,得到式I中Rp R2均选自氢或甲氧基,且1^和R2中至少有一个为甲氧 基的化合物;
所述式II中,Rp R2均选自氢或甲氧基,且RJPR2中至少有一个为甲氧基。
4. 根据权利要求3所述的方法,其特征在于:所述式II所示化合物和对苯醌的摩尔比 为 1:(2-8); 所述醋酸和盐酸的混合溶液中盐酸和醋酸的体积比为1: (1-20); 所述回流反应的反应温度为80°C -IKTC ; 所述回流反应的反应时间为4-16h ; 所述回流反应结束后,还包括对反应所得产物进行如下处理的步骤:将反应所得产物 冷却到室温后,旋干,溶于二氯甲烷,并水洗,MgSO4干燥,旋干,并经柱色谱分离,得到纯化 后的产物。
5. 制备权利要求1所述式I中RpR2均选自氢或甲氧基,且R JPR2中至少有一个为甲 氧基的化合物的方法,包括如下步骤: a) 将式III所示化合物、锌粉、三甲基氯硅烷和过量盐酸混合,使所得混合物先 在低温_60°C --80°C下反应10min-60min,然后在20-30°C下反应5-10h,最后在高温 50 °C -70 °C下反应20-60分钟,得到式IV所示化合物; b) 将对苯醌和步骤a)中的式IV所示化合物在有机溶剂中进行回流反应,得到式I中 Rn R2均选自氢或甲氧基,且RdP R2中至少有一个为甲氧基的化合物;
所述式III中,M5P R2均选自氢或甲氧基,且R :和R2中至少有一个为甲氧基; 所述式IV中,Rp R2的定义同式III。
6. 根据权利要求5所述的方法,其特征在于:步骤a)中,所述式III所示化合物、锌粉、 三甲基氯硅烷和盐酸的摩尔比为I :(2-3) :(3-5) :(4-6); 所述低温的反应温度为_70°C - -78°C ; 所述低温下的反应时间为15-30分钟; 所述20-30°C下的反应时间为6-9h ; 步骤a)中,所述反应在有机溶剂中进行; 步骤b)中,所述式IV所示化合物和对苯醌的摩尔比为1:(2-8); 所述有机溶剂为甲苯和/或醋酸; 所述回流反应的反应温度为90-110°C ; 所述回流反应的反应时间为6-20h。
7. 根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于:步骤a)中,所述高温下的反应结束 后,还包括对反应所得产物进行如下处理的步骤:将反应所得产物溶于二氯甲烷中,并用水 洗,经过MgSO 4干燥,旋干后,用乙醇重结晶得到纯化的式IV所示化合物; 和/或,步骤b)中,所述回流反应结束后,还包括对反应所得产物进行如下处理的步 骤:将反应所得产物冷却到室温后,旋干,并经柱色谱分离得到纯化的式I中Rp R2均选自 氢或甲氧基,且RdP R2中至少有一个为甲氧基的化合物。
8. 制备权利要求1所述式I中R p R2均选自氢或C2-C12的烷氧基,且R JP R 2中有一 个为C2-C12的烷氧基;或者&与R2相同,且均选自C2-C12的烷氧基的化合物的方法,包括 如下步骤: I) 将权利要求3或5所制备的式I中RnR2均选自氢或甲氧基,且R种R2中至少有一 个为甲氧基的化合物和三溴化硼进行反应,得到式V所示化合物; II) 在碱性条件下,使式V所示化合物和C2-C12的卤代烷进行回流反应,得到式I中 尺1、馬均选自氢或〇2-(:12的烷氧基,且1? 1和1?2中有一个为02-(:12的烷氧基;或者1?1与1?2 相同,且均选自C2-C12的烷氧基的化合物;
所述式V中,R3、R4均选自氢或羟基,且R 3和R 4中至少有一个为羟基。
9. 根据权利要求8所述的方法,其特征在于:步骤I)中,所述式I中R J2均选自氢或 甲氧基,且&和R 2中至少有一个为甲氧基的化合物和三溴化硼的摩尔比为1: (3-10); 所述反应的反应温度为15-30°C ; 所述反应的反应时间为5-16h ; 步骤II)中,所述碱性条件是用碱性物质来营造,所述式V所示化合物、碱性物质和 C2 - C12的卤代烷的摩尔比为1 : (2-4) : (2-4); 所述碱性物质为碳酸钾; 所述C2 - C12的卤代烷为C2 - C12的氯代烷、C2 - C12的溴代烷或C2 - C12的碘代烷; 所述回流反应的反应温度为40-60 °C ; 所述回流反应的反应时间为48-96h。
10. 根据权利要求8或9所述的方法,其特征在于:步骤I)中,所述反应结束后,还包 括对反应所得物进行如下处理的步骤:将反应所得物用饱和碳酸氢钠溶液淬灭,过滤得到 黄色固体,并用水清洗,抽干后得到纯化的式V所示化合物; 和/或,步骤II)中,所述回流反应结束后,还包括对反应所得产物进行如下处理的步 骤:将反应所得产物冷却到室温后,旋干,并经柱色谱分离得到纯化的式I中Rp R2均选自 氢或C2-C12的烷氧基,且RjPR2中有一个为C2-C12的烷氧基;或者1^与1? 2相同,且均选 自C2-C12的烷氧基的化合物。
11. 权利要求1或2所述式I所示化合物在制备有机光电材料中的应用。
【专利摘要】本发明涉及苯并[j]荧蒽衍生物及其制备方法与应用,该苯并[j]荧蒽衍生物的结构通式如式I所示,所述式I中,R1、R2均选自氢或甲氧基,且R1和R2中至少有一个为甲氧基;或R1、R2均选自氢或C2-C12的烷氧基,且R1和R2中有一个为C2-C12的烷氧基;或R1与R2相同,均选自C2-C12的烷氧基。制备方法简单,操作方便、产物产率高且可以克计量以上合成,且易衍生化。苯并[j]荧蒽衍生物稳定性好,具有较大的共轭体系,和很好的平面特性,因而分子在溶液以及固态下都呈现很好的荧光特性以及较大的Stokes位移,在光电材料领域具有很好的应用前景和应用价值。
【IPC分类】C07C41-30, C07C43-21, C09K11-06
【公开号】CN104529722
【申请号】CN201510023346
【发明人】陈传峰, 李骁骏, 李猛, 吕海燕
【申请人】中国科学院化学研究所, 中国科学院大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月16日
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