[發(fā)明專利]一種鋅酞菁-烷氧基橋-苝單酰亞胺二酯二元化合物及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111481826.0
• 申請(qǐng)日: 2021-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN114195795A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔翔飛;王桂霞;李世清;羅榮根;羅兆鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C07D487/22
• 分類號(hào): C07D487/22;H01L51/00
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開一種鋅酞菁?烷氧基橋?苝單酰亞胺二酯二元化合物及其制備方法。該化合物在液晶態(tài)時(shí)具有柱狀相結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)式如摘要附圖所示。制備該化合物的主要方法包括：通過(guò)統(tǒng)計(jì)縮合法制備AB3型不對(duì)稱鋅酞菁中間體；用二碳酸二叔丁酯(Boc酸酐)進(jìn)行保護(hù)、再脫保護(hù)合成ω?氨基烷氧基側(cè)鏈；用Williamson反應(yīng)合成烷基芳基醚等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的這種鋅酞菁?烷氧基橋?苝單酰亞胺二酯二元化化合物，具有可見光寬波段吸收性并生成電荷分離態(tài)的分子，具有易于調(diào)節(jié)的液晶相變溫度及溫度區(qū)間。這使得該化合物具有光電子學(xué)目的的用途，特別是作為有機(jī)太陽(yáng)能電池活性層的用途。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)材料化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種鋅酞菁-烷氧基橋-苝單酰亞胺二酯二元化合物及其制備方法。

背景技術(shù)

酞菁的基本骨架是四個(gè)異吲哚分子經(jīng)過(guò)氮橋連接構(gòu)成的大環(huán)共軛體系，具有平面結(jié)構(gòu)。因其在紫外-可見光區(qū)獨(dú)特的吸收能力，對(duì)熱和光的穩(wěn)定性以及分子結(jié)構(gòu)的可調(diào)節(jié)性，酞菁類化合物成為一類受到廣泛關(guān)注和深入研究的有機(jī)半導(dǎo)體材料。通過(guò)在酞菁分子外圍引入烷基、或烷氧基、或烷硫基等柔性側(cè)鏈，可賦予這類盤狀分子熱致液晶性。當(dāng)這類酞菁分子堆疊形成柱狀液晶相時(shí)，在分子柱內(nèi)電子通過(guò)π-π相互作用形成一維電荷傳輸通道，沿分子柱軸向具有較高的載流子遷移率，可以作為一維納米導(dǎo)線，因此在光電子學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

苝類衍生物是有機(jī)光電子領(lǐng)域中重要的n型半導(dǎo)體，具有優(yōu)異的光、熱和化學(xué)穩(wěn)定性，以及較高的熒光量子產(chǎn)率。其中苝單酰亞胺二甲酸二酯類液晶材料具有較寬的液晶態(tài)溫度范圍，且表現(xiàn)出明顯的電子受體特征和較強(qiáng)的可見光吸收性。因此，該類材料在有機(jī)光伏和有機(jī)發(fā)光二極管等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明提供一種鋅酞菁-烷氧基橋-苝單酰亞胺二酯二元化合物及其制備方法。這類化合物含有一個(gè)β位烷氧基取代的酞菁單元、一個(gè)苝單酰亞胺二甲酸二酯單元和一個(gè)烷氧基橋體。研究結(jié)果表明，由于鋅酞菁單元具有給電子的性質(zhì)，而苝單酰亞胺二酯單元具有接受電子的性質(zhì)，當(dāng)吸收可見光時(shí)分子內(nèi)發(fā)生光誘導(dǎo)的電子轉(zhuǎn)移，電子從鋅酞菁單元轉(zhuǎn)移到苝單酰亞胺二酯單元，形成電荷分離態(tài)。此外，該類化合物包含柱狀相液晶介質(zhì)，具有在可見光區(qū)良好的光吸收性。總之，該類化合物在有機(jī)太陽(yáng)能電池和發(fā)光二極管等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋅酞菁-烷氧基橋-苝單酰亞胺二酯二元化合物及其制備方法。

本發(fā)明的鋅酞菁-烷氧基橋-苝單酰亞胺二酯二元化合物包含柱狀相液晶介質(zhì)，其結(jié)構(gòu)通式為：

其中，R¹表示具有1～20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基，其中一個(gè)或多個(gè)氫原子能夠被F、Cl或Br取代；R²表示具有1～20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基，其中一個(gè)或多個(gè)氫原子能夠被F、Cl或Br取代；n為1～20的整數(shù)。

在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述亞烷基包括1～18個(gè)碳原子。

在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述亞烷基包括5～14個(gè)碳原子。

制備上述鋅酞菁-烷氧基橋-苝單酰亞胺二酯二元化合物的具體步驟如下：

(1)以ω-氨基烷醇為原料，與二碳酸二叔丁酯(Boc酸酐)反應(yīng)生成ω-(叔丁氧羰基)氨基烷醇，其分子結(jié)構(gòu)式如下：

其中n＝6或10，

(2)以步驟(1)制備的ω-(叔丁氧羰基)氨基烷醇與4-硝基鄰苯二甲腈反應(yīng)，生成4-[ω-(叔丁氧羰基)氨基]烷氧基鄰苯二甲腈，其分子結(jié)構(gòu)式如下：

其中n＝6或10。

(3)以鄰苯二酚為原料，與1-溴代烷在氫氧化鉀和相轉(zhuǎn)移催化劑存在時(shí)反應(yīng)，生成1,2-二烷氧基苯，其分子結(jié)構(gòu)式如下：