[發明專利]一種基于苝酰亞胺C3對稱的螺漿烷及其合成與應用

在審

• 申請號: 201711286168.3
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108623593A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 張磊;呂玲玲;劉新月;姜偉
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C07D471/16
• 分類號: C07D471/16;C07D493/06;C09K11/06;H01L51/30;H01L51/46;H01L51/54
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 趙曉丹

本發明提供了一種基于苝酰亞胺C₃對稱的螺漿烷及其合成與應用。本發明首次設計合成了具有C₃對稱的苝酰亞胺類化合物，以TNP為骨架構建了基于苝酰亞胺C₃對稱的螺漿烷。這類化合物具有較大的分子內自由體積，為三維立體結構材料的電子結構、聚集狀態和有機半導體的性能提供了分子模型。

技術領域

本發明涉及有機材料技術領域，一種基于苝酰亞胺C₃對稱的螺漿烷及其合成與應用。

背景技術

C₃對稱的三維材料因其在傳感器、光電轉換、能量存儲、超分子自組裝等方面的具有重要的意義，近期備受關注。這類材料的一個顯著的特點是分子結構中含有三個互成120°的結構單元，因此這類分子一般具有較大的分子內自由體積(intramolecular freevolume)，是制備分子籠、二維聚合物(2D polymers)的重要結構單元。這類結構獨特的化合物通常含有較多的活性位點，通過化合物的活性位點進行適當的化學修飾，可以賦予化合物一些特殊的性能。例如，可以引入共軛π體系，增加化合物的共軛長度、提高化合物的結晶性能及分子間作用力，提高載流子的傳輸能力。其中，分子中三個互成120°共軛結構的π電子有一定的相互影響，這些空間弱相互作用(through-space interactions)對有機器件(有機場效應晶體管、有機太陽能電池等)的性能有很重要的影響。

苝酰亞胺類衍生物是一類常見的工業顏料，這類特殊的稠環化合物通常具有優異的光穩定性、熱穩定性和化學穩定性。同時，化合物中共軛的大π體系賦予了它較強的熒光性能和光電性能，使這類化合物作為光電材料廣泛應用于有機場效應晶體管、有機太陽能電池、光導體、電致發光、自組裝及生物熒光探針等領域。特別是近幾年，隨著有機電子學的不斷發展，苝酰亞胺類化合物因其較高的電子傳輸效率和光電轉化效率成為最重要的n 型半導體之一，受到了學術界和工業界的廣泛關注。其中，二維結構的苝酰亞胺類化合物具有較大的分子間作用力，易于結晶與組裝，該類化合物通常具有較高的電子傳輸效率，而作為電池的受體材料，其電荷轉化效率相對較低。而具有三維立體結構的苝酰亞胺類衍生物的研究相對較少，其電子結構、聚集狀態和作為光電材料的性能很少為人所知。由鑒于此，本發明特設計合成具有C₃對稱的苝酰亞胺類化合物，并研究其在有機光電器件中的應用。

發明內容

基于以上背景技術，本發明提供一種基于苝酰亞胺C₃對稱的螺漿烷及其合成與應用。本發明首次以TNP為骨架設計合成了基于苝酰亞胺C₃對稱的螺漿烷，并研究了其在有機光電器件中的應用。

所述TNP為三萘[3.3.3]螺槳烷(trinaphtho[3.3.3]propellane)，具有C₃對稱軸，結構式如下式：

為實現以上目的，本發明采用以下技術方案：

本發明一方面提供一種基于苝酰亞胺C₃對稱的螺漿烷，其具有以下結構式：

其中，R選自：C_2-60烷基、含取代基的C_2-60烷基、C_2-60烷氧基、含取代基的C_2-60烷氧基、芳香基、含取代基的芳香基、烷基芳香基、含取代基的烷基芳香基、烷基雜芳香基、含取代基的烷基雜芳香基、烷基雜環基和含取代基的烷基雜環基。

優選地，所述取代基選自：甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基、羥基、巰基、氟原子，氯原子，溴原子、碘原子、氰基、醛基、脂基、磺基、亞磺基、硝基、氨基、亞氨基、羧基和肼基中的至少一種。