1,7-二氰基修饰的苝酰亚胺的衍生物及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及1,7-二氰基修饰的苝酰亚胺的衍生物及其制备方法。本发明通过开环增加苝酰亚胺的溶解度，以提高苝酰亚胺母体的溶解性，从而可以很好的引入氰基，在此基础上加入氯磺酸使之关环形成所需要的制备1,7-二氰基修饰的苝酰亚胺的衍生物的中间体。本发明的制备方法采用了首先合成出含有双氰基苝酰亚胺衍生物为构筑单元的中间体，再以此中间体与不同的苯胺基类化合物反应得到具有以下结构式的1,7-二氰基修饰的苝酰亚胺的衍生物，本发明的衍生物具有优良的耐候性、良好的溶解性、化学稳定性，在染料、有机半导体、液晶材料、有机场效应发光材料等诸多领域均有广泛的用途。本发明的制备方法简单，高效，安全可靠，易于实现。
【专利说明】1, 7- 二氰基修饰的茈酰亚胺的衍生物及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有机化学合成领域，特别涉及1，7- 二氰基修饰的茈酰亚胺的衍生物及其制备方法。
【背景技术】
[0002]茈酰亚胺衍生物作为一类重要的η型有机半导体材料，由于其具有大的共轭平面，高的荧光量子产率，优异的电子传输特性以及光、热、化学稳定性，使之广泛应用于荧光探针、有机场效应晶体管、染料工业、气体传感器和医药生物领域中。通过在bay区和酰胺键上引入不同的取代基，可设计合成不同聚集结构和光电性能的茈酰亚胺化合物。
[0003]二酰亚胺由于分子间的J1-JI堆叠使它溶解性大大下降，用作有机受体光伏材料与给体材料等方面时，材料之间会形成微相分离，影响器件的性能。通过增大二酰亚胺的η键则可以很好的提高它的溶解度，1，7- 二氰基修饰的茈酰亚胺的衍生物由于在bay区引入了氰基，加大了 η键的离域，使之可以很好的溶解于常规溶剂(二氯甲烷、氯仿、苯、乙酸乙酯等)中。与此同时由于引入了强吸电子的氰基，进一步调整了该化合物的HOMO和LOMO的能级，使茈酰亚胺的LUMO能级从-3.SeV调整到了 -4.07eV,更有利于光伏器件的制备。因此在茈酰亚胺中高效的引入氰基具有很强的现实意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一是提供1，7- 二氰基修饰的茈酰亚胺的衍生物。
[0005]本发明的目的之二是提供一种1，7- 二氰基修饰的茈酰亚胺的衍生物的制备方法。
[0006]本发明的1，7- 二氰基修饰的茈酰亚胺的衍生物具有以下结构式:
[0007]
【权利要求】
1.一种1，7-二氰基修饰的茈酰亚胺的衍生物，其特征是，所述的衍生物具有以下结构式:
2.—种权利要求1所述的1，7-二氰基修饰的茈酰亚胺的衍生物的制备方法，其特征是，所述的制备方法包括以下步骤: (l)以茈四甲酰二亚胺1~2mmol对应10~20mL的浓硫酸，室温下，将茈四甲酰二亚胺加入到浓硫酸中，在室温下搅拌混合，加入催化量的碘催化剂，然后将温度升至85°C进行反应1~2小时，滴加溴水，其中，溴水与茈四甲酰二亚胺的毫摩尔比值为3~4 ;搅拌过夜，冷却至室温后将反应液倒入冰水中，析出固体并抽滤，水洗所得固体至PH值为中性，得到固体1，7- 二溴-3，4，9，10 一茈四甲酰二亚胺； (2)将步骤(1)制备得到的1，7-二溴-3，4，9，10 一茈四甲酰二亚胺加入到氢氧化钾水溶液中，其中，1，7-二溴-3，4，9，10 —茈四甲酰二亚胺与氢氧化钾的毫摩尔比为I~10:2~25 ;然后在温度为65~75°C下进行搅拌反应,反应完成后，将所得反应溶液过滤，将IN的盐酸滴加入到所得滤液中调整滤液的pH值为8~9 ;然后加入四辛基溴化铵和溴代正丁烷得到反应液，其中，1，7- 二溴-3，4，9，10 一茈四甲酰二亚胺与四辛基溴化铵的毫摩尔比为10:1~20:1，1,7-二溴-3，4，9，10 一茈四甲酰二亚胺与溴代正丁烷的毫摩尔比为1:.10~1:15 ;将反应液搅拌回流后冷却至室温，用氯仿萃取，合并有机层，干燥，减压蒸馏后柱层析得到1，7- 二溴-3，4，9，10 一茈四正丁基甲酯茈； (3)将步骤(2)得到的1，7-二溴-3，4，9，10 一茈四正丁基甲酯茈与氰化亚铜混合，其中，1，7-二溴-3，4，9，10 一茈四正丁基甲酯茈与氰化亚铜的毫摩尔比为I~10:1.05~.10.05;然后在温度为100~160°C的惰性气体保护下进行反应；反应完成后，将得到的产物冷却至室温并加入水，氯仿萃取，合并有机相，干燥，减压蒸馏柱层析得到1，7- 二氰基-3，4，9，10 一茈四正丁基甲酯茈； (4)在冰浴条件下，将氯磺酸加入到步骤(3)得到的1，7-二氰基-3，4，9，10 一茈四正丁基甲酯茈中，其中，氯磺酸与1，7- 二氰基-3，4，9，10 一茈四正丁基甲酯茈的毫摩尔比为10~15:1~1.5 ;然后在室温下进行搅拌反应，将得到的反应液滴加到冰水中，抽滤得到固体1，7- 二氰基修饰的茈酰亚胺； (5)将步骤(4)得到的1，7-二氰基修饰的茈酰亚胺与苯基胺化合物加入到对二甲苯和丙酸的混合溶液中，其中，1，7-二氰基修饰的茈酰亚胺与苯基胺化合物的毫摩尔比为I~10:2.5~25 ;然后在惰性气体保护下于温度为125~150°C下进行搅拌反应；反应完成后，将得到的产物冷却至室温，加入乙醇析出固体并过滤，所得固体柱层析提纯后得到1，7- 二氰基修饰的茈酰亚胺的衍生物。
3 .根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:步骤(1)所述的在室温下搅拌混合的时间为1~2小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:步骤(2)所述的在温度为65~75°C下进行搅拌反应的时间为0.5~I小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:步骤(2)所述的将反应液搅拌回流的时间为4~5小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:步骤(3)所述的在温度为100~160°C的惰性气体保护下进行反应的时间为4~6小时。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:步骤(5)所述的对二甲苯和丙酸的混合溶液中对二甲苯与丙酸的体积比为4:1~5:1。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:步骤(5)所述的在惰性气体保护下于温度为125~150°C下进行搅拌反应的时间为I~2小时。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是:所述的苯基胺化合物选自苯基胺、甲氧基苯基胺、硝基苯基胺、联苯基胺中的一种。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征是:所述的苯基胺是苯胺、苯甲胺、苯乙胺、苯丙胺、苯丁胺或苯戊胺； 所述的甲氧基苯基胺是甲氧基苯胺、甲氧基苯甲胺、甲氧基苯乙胺、甲氧基苯丙胺、甲氧基苯丁胺或甲氧基苯戊胺； 所述的硝基苯基胺是硝基苯胺、硝基苯甲胺、硝基苯乙胺、硝基苯丙胺、硝基苯丁胺或硝基苯戍胺； 所述的联苯基胺是联苯胺、联苯甲胺、联苯乙胺、联苯丙胺、联苯丁胺或联苯戊胺。
【文档编号】C07D471/06GK103936732SQ201410156169
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】车延科, 张义斌, 赵进才 申请人:中国科学院化学研究所