[發明專利]一類并噻吩并吡咯醌式結構化合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201610188052.5
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105838104B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 于曉強;江華;包明;馮秀娟
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C07D495/22
• 分類號: C07D495/22;C07D495/00;C09B57/00;H01L51/30
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明屬于近紅外染料的制備技術領域，涉及一種并噻吩并吡咯醌式化合物的制備方法。

背景技術

近紅外染料是指可在700～2000nm區域進行光學吸收或熒光發射的一類染料。這類染料在生物成像、光學記錄、有機太陽能電池及有機場效應晶體管等領域都有著極大的應用價值。開發新型結構近紅外染料具有重要的實際意義。

醌式結構化合物的分子骨架平面性好、剛性強。該類化合物的LUMO能級通常低于-4eV，因而對氧氣和水都不敏感，穩定性非常好。同時其能級帶隙窄、摩爾吸光系數大，是一類很有應用價值的有機材料。特別地，近十幾年來，四氰基噻吩型醌式化合物作為n-型及雙極型有機半導體材料在有機場效應晶體管領域被廣泛研究。

從骨架結構上分類，噻吩型醌式化合物可分為寡噻吩型和并噻吩型兩類。寡噻吩型醌式化合物具有合成簡單、分子擴展方便等特點。例如，Takahashi等人開發了一系列以二氰基亞甲基為端基、1～6個噻吩單元組成的寡噻吩鏈為骨架的四氰基醌染料，該類染料的吸收光譜的最大吸收波長隨噻吩鏈長度的增加而從412nm大幅紅移至近紅外區的1012nm，摩爾吸光系數達10⁵M^-1cm^-1以上(參見：Takahashi T.,Matsuoka K.,Takimiya K.,et al.J.Am.Chem.Soc.2005,127,8928–8929)。

雖然寡噻吩型醌式化合物有著非常優異的光學性質，但其結構上卻存在著容易產生順反異構體的問題(參見：Handa S,Miyazaki E,Takimiya K,et al.J.Am.Chem.Soc.2007,129(38):11684–11685；Handa S,Miyazaki E,Takimiya K.Chem.Comm.2009(26):3919)。解決該問題最好的方法是使用并環噻吩等作為分子骨架。朱道本等人報道了分別以并四噻吩和噻吩型并五環為分子骨架的四氰基醌染料，其在溶液中的最大吸收波長分別為635nm和670nm左右(參見：Wu Q,Li R,Hong W,et al.Chem.Mater.2011,23(13):3138–3140；Li J,Qiao X,Xiong Y,et al.Chem.Mater.2014,26(19):5782–5788)。以更大并環體系為分子骨架的四氰基醌式化合物尚未有報道。通過擴展分子骨架體系將會有效紅移醌式化合物的吸收光譜，從而達到近紅外吸收的目的。

發明內容

本發明的目的在于提供一類并噻吩并吡咯醌式結構近紅外染料及其制備方法。

本發明涉及一類如式I所示的并噻吩并吡咯醌式化合物。

其中，R為H、C₁～C₃₀的正烷基或C₃～C₄₀的支鏈烷基；

為醌式結構

其中，所述的C₁～C₃₀的正烷基為C₂～C₁₀的正烷基，所述的C₃～C₄₀的支鏈烷基為C₁₅～C₃₀的支鏈烷基；

其中，所述的C₂～C₁₀的正烷基為正丙基；所述的C₁₅～C₃₀的支鏈烷基為2-癸基十四烷基；

在本發明的一個實施方案中，本發明化合物是：

本發明的另一個目的還涉及制備上述本發明化合物的方法，其包括下述步驟：

(1)將化合物II與丙二腈負離子進行偶聯反應，制得化合物III；

(2)將化合物III進行氧化反應，即得：

其中R基團的定義同前所述；X為鹵素，優選碘。

其中，步驟(1)中，所述的偶聯反應的方法和條件均可為本領域此類反應的常規方法和條件。本發明特別優選下述方法和條件：有機溶劑中，將化合物II在磷配體配位的零價鈀試劑的催化下，與丙二腈負離子進行偶聯反應，即可。