[發明專利]一種基于苯并菲的非中心對稱納米石墨烯分子及其制備方法

在審

• 申請號: 202110368113.7
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113072417A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 夏德斌;邵雅倩;焦陽;鄧銳斌;丁希平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C07C2/86
• 分類號: C07C2/86;C07C15/20;C07F7/08;C09K11/06;H01L51/50;H01L51/54
• 代理公司: 成都領航高智知識產權代理有限公司 51285
• 代理人: 王斌

本發明公開了一種從可多邊反應的苯并菲三芳炔前驅體出發，通過Diels?Alder反應逐步反應制備出非中心對稱的納米石墨烯化合物，該發明有利于對于分子的邊緣結構進行設計，可以較為有效的改善目標化合物的邊緣和帶隙，以達到調控化合物光電性能的目的，具有較好的電子傳輸性能。該合成路線簡便、操作簡單，且價格較低廉，是非常好的制備具有獨特結構的非中心對稱納米石墨烯的方法。

技術領域

本發明涉及新型有機光電領域，具體涉及基于一種苯并菲三芳炔炔型前驅體3，7，10-三(三甲基硅基)-2，6，11-三(三氟甲磺酸酯)苯并菲制備非中心對稱型納米石墨烯的方法。

背景技術

石墨烯具有較高的電子傳輸效率、導電性和強度，良好的導熱性以及優異的光學性能等優點，是各種光電器件的理想材料。在光電性質方面，石墨烯納米片表現出非常優秀的可控能級和帶隙特點，并可通過控制其π共軛結構的延伸程度、分子形狀、結構大小和邊緣拓撲結構來調整，具有較高的可設計性。

在三枝狀納米石墨烯材料領域，常見的合成方法是通過先設計合成單體，再利用鈀催化劑等方法使單體發生環三聚[2+2+2]Diels-Alder反應，“由枝及核”的得到中心對稱的三枝狀納米石墨烯材料。三枝狀納米石墨烯a(Angew.Chem.Int.Ed.2012，51，173-177)，通過設計好的單體，在氟化銫以及鈀催化劑的作用下，發生三聚反應制得三枝狀納米石墨烯a。

近期報道了通過具有多邊反應活性的前驅體，與其他的原料進行反應，便可“由核及枝”的合成三枝狀納米石墨烯b(Chem.Commun.2020，56，12853-12856)。

然而，采用“由枝及核”方法進行合成三枝狀納米石墨烯材料，需要使用鈀催化劑，存在合成單體合成步驟較為復雜，不利于此體系的進一步擴大；采用“由核及枝”的方法合成三枝狀納米石墨烯材料，雖簡化了合成步驟、縮短了合成路線、整體上提高了反應的合成效率，但目前采用這一方法的合成實例較少，且其核心前驅體的結構不能確定，這使這一方向的研究較為局限。

另外，目前研究較多得三枝狀納米石墨烯材料大多數是對稱結構，對非中心對稱型納米石墨烯的研究還未有報道，在理論研究層面，非中心對稱型的分子相較于中心對稱型分子具有更加多變的能級和帶隙，可以期望通過控制其合成來調控，從而體現出更優異的光電性能。因此，開發非中心對稱納米石墨烯分子及其制備方法是十分必要的。

發明內容

本發明的目的在于開發并利用確定結構的苯并菲三芳炔前驅體3，7，10-三(三甲基硅基)-2,6,11-三(三氟甲磺酸酯)苯并菲，并基于此前驅體對“由核及枝”方法進行進一步的擴展，提供一種非中心對稱納米石墨烯分子及其制備方法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種非中心對稱納米石墨烯分子制備方法，所述制備方法由3,7，10-三(三甲基硅基)-2,6,11-三(三氟甲磺酸酯)苯并菲，結構如式I，分步與不同的二烯體反應獲得非中心對稱納米石墨烯分子。

所述3,7,10-三(三甲基硅基)-2，6，11-三(三氟甲磺酸酯)苯并菲，其具有三對易離去的取代基，可在含氟試劑的作用下脫去，形成含有三個苯炔基團的中間體：

該中間體在一定條件下可分步與不同的二烯體發生Diels-Alder環化反應，就能夠制備出不同的非中心對稱型納米石墨烯分子。

作為本技術方案的進一步優選的：所述二烯體為環戊二烯酮衍生物，結構如式II、式III：