[發(fā)明專利]含薁稠環(huán)芳烴材料及其合成方法、熒光元器件

有效

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• 申請日: 2022-06-07
• 公開（公告）號: CN114890858B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志常;王上上
• 申請（專利權(quán)）人: 西湖大學(xué)
• 主分類號: C07C1/28
• 分類號: C07C1/28;C07C13/66;C07C1/24;C07C13/28;C07C13/62;C09K11/06;H10K85/60;H10K50/11
• 代理公司: 深圳市華勤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44426
• 代理人: 鄒新華

本發(fā)明公開一種含薁稠環(huán)芳烴材料的合成方法、含薁稠環(huán)芳烴材料和熒光元器件，該含薁稠環(huán)芳烴材料的合成方法包括以下步驟：將鄰鹵代芳醛、芳基取代環(huán)戊二烯衍生物和第一固體堿加入第一無水溶劑中加熱，進(jìn)行脫水縮合反應(yīng)制得中間產(chǎn)物；提純所述中間產(chǎn)物；將提純后的所述中間產(chǎn)物、第二固體堿和鈀金屬催化劑加入第二無水溶劑中加熱，所述中間產(chǎn)物發(fā)生自身脫鹵素偶聯(lián)反應(yīng)制得含薁稠環(huán)芳烴材料。本發(fā)明簡化了含薁稠環(huán)芳烴材料的合成步驟，降低了合成成本且提高了合成效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種含薁稠環(huán)芳烴材料的合成方法、含薁稠環(huán)芳烴材料和應(yīng)用該含薁稠環(huán)芳烴材料的熒光元器件。

背景技術(shù)

稠環(huán)芳烴是有機(jī)半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，當(dāng)其尺寸達(dá)到納米尺度(1-100nm)時(shí)，可被認(rèn)為是結(jié)構(gòu)精確的納米石墨烯。非苯型稠環(huán)芳烴因其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，近年來引起了廣泛關(guān)注。薁是萘的非交替同分異構(gòu)體，屬于石墨烯片段中常見的缺陷形式。薁作為一種典型的非交替稠環(huán)芳烴(PAHs)，具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，包括1.08D的分子偶極矩、較低的HOMO-LUMO(前線軌道)能隙和反Kasha規(guī)則(卡莎規(guī)則)的熒光發(fā)射性質(zhì)。這些獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)促使化學(xué)家開發(fā)了多種以薁為結(jié)構(gòu)單元的功能材料，如多重刺激響應(yīng)材料、近紅外檢測分子及半導(dǎo)體器件等。薁單元還被廣泛引入到PAHs中，用來調(diào)節(jié)它們的電子結(jié)構(gòu)及構(gòu)象，并影響PAHs的化學(xué)穩(wěn)定性，為進(jìn)一步理解石墨烯缺陷的性質(zhì)提供理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

由于合成方法的限制，已公開的含薁稠環(huán)芳烴材料的數(shù)量非常有限，實(shí)際生產(chǎn)合成過程中存在如下問題：

1)高成本，現(xiàn)有合成含薁稠環(huán)芳烴材料的方法主要以酚酮，吡啶，重氮酮，環(huán)庚三烯為原料合成，其分離步驟繁瑣，導(dǎo)致商品化薁單元修飾的功能基團(tuán)原料比較貴，直接導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)過程過高的成本；

2)合成存在不確定性，如果薁單元是在合成后期形成的，現(xiàn)有的構(gòu)建含含薁稠環(huán)芳烴材料的方法具有一定的不確定性，不能精準(zhǔn)控制，生成薁單元往往伴隨著苯環(huán)的遷移和碳碳鍵的重排；

3)合成步驟繁瑣，現(xiàn)有報(bào)道的合成含薁稠環(huán)芳烴材料涉及了大量的合成步驟，往往步驟繁瑣且分離困難，產(chǎn)率不高，限制了含薁稠環(huán)芳烴材料進(jìn)一步在生產(chǎn)中的應(yīng)用。

如何找到步驟簡單、成本低、產(chǎn)率高的含薁稠環(huán)芳烴材料合成方法是本領(lǐng)域亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種含薁稠環(huán)芳烴材料的合成方法，旨在簡化含薁稠環(huán)芳烴材料的合成步驟，降低合成成本且提高合成效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的含薁稠環(huán)芳烴材料的合成方法，包括以下步驟：

將鄰鹵代芳醛、芳基取代環(huán)戊二烯衍生物和第一固體堿加入第一無水溶劑中加熱，進(jìn)行脫水縮合反應(yīng)制得中間產(chǎn)物；

提純所述中間產(chǎn)物；

將提純后的所述中間產(chǎn)物、第二固體堿和鈀金屬催化劑加入第二無水溶劑中加熱，所述中間產(chǎn)物發(fā)生自身脫鹵素偶聯(lián)反應(yīng)制得含薁稠環(huán)芳烴材料。

在一些實(shí)施例中，所述鄰鹵代芳醛、芳基取代環(huán)戊二烯衍生物和第一固體堿的用量以物質(zhì)的量計(jì)算時(shí)，所述鄰鹵代芳醛的用量：所述芳基取代環(huán)戊二烯衍生物的用量：所述第一固體堿的用量為1∶0.2-30∶1-5；和/或，

所述中間產(chǎn)物、第二固體堿和鈀金屬催化劑的用量以物質(zhì)的量計(jì)算時(shí)，所述中間產(chǎn)物的用量：所述第二固體堿的用量：所述鈀金屬催化劑的用量為1∶3-8∶0.05-0.4。

在一些實(shí)施例中，所述鄰鹵代芳醛具有兩個(gè)醛基和兩個(gè)鹵素官能團(tuán)，所述鄰鹵代芳醛的用量：所述芳基取代環(huán)戊二烯衍生物的用量：所述第一固體堿的用量為1∶15-25∶2-2.5；或，

所述鄰鹵代芳醛具有一個(gè)醛基和一個(gè)鹵素官能團(tuán)，所述鄰鹵代芳醛的用量：所述芳基取代環(huán)戊二烯衍生物的用量：所述第一固體堿的用量為1∶0.2-0.4∶1-2。