一种类石墨烯共轭杂环苯并菲盘状液晶的制备方法及介晶性技术

本发明专利技术属于有机材料化学领域，特别公开了一种类石墨烯共轭杂环苯并菲盘状液晶化合物的制备方法，具有如通式Ⅰ、Ⅱ所示的结构；同时还开发了一种用做制备上述盘状液晶的原料苯并菲衍生物，具有如通式Ⅲ所示的结构。通式Ⅰ、Ⅱ所示的对称、非对称化合物在合成上主要通过Suzuki偶联反应及Scholl氧化偶联（环化）反应得到，经研究发现其液晶相态丰富，具有较宽的介晶温度范围，同时还具有良好发光性能、电荷传输速率等，在有机光电功能器件中具有潜在的应用。通式Ⅲ所示的化合物提供了原料苯并菲衍生物的制备方法，反应简洁高效、副产物少、收率高，对有机功能材料、药物开发、晶体工程等领域的原料制备提供了新的参考路径。的原料制备提供了新的参考路径。的原料制备提供了新的参考路径。的原料制备提供了新的参考路径。

【技术实现步骤摘要】
一种类石墨烯共轭杂环苯并菲盘状液晶的制备方法及介晶性


[0001]本专利技术属于有机材料化学领域，特别涉及一种类石墨烯共轭杂环苯并菲盘状液晶的制备方法及介晶性。

技术介绍

[0002]由碳原子以sp
²
杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料石墨烯因其优异的光学、电学、力学等性能，在化学传感器、晶体管、柔性显示屏、新能源电池、催化剂载体及系列复合材料等方面显示出重要的应用前景。
[0003]近年来，类石墨烯π共轭柱状液晶分子因其易形成一维的π-π柱状堆叠，具有较高的各向异性载流子电荷传输能力，引起许多学者的关注。含杂环的盘状液晶化合物，分子包含一个或多个成环原子（杂原子），除C以外最常见的是O，N或S，它们分别代替-CH
2-。由于这类杂原子至少一个孤电子垂直于环平面的p轨道而有助于共轭二烯H
ü
ckel芳香性，使其具有芳族特性。在这些五元杂环，噻吩具有最高的共振能量（29kcal/mol-1
），再加上噻吩芳环上α位的氢非常活泼，容易发生反应，所以人们经常直接氧化或者聚合的方法合成各种化合物，具有潜在而广泛的应用价值。
[0004]基于此，我们也设计合成了以含噻吩杂环为主例的共轭杂环苯并菲盘状液晶化合物，因扩大π共轭结构，使其具有更强的刚性结构，期望在有机光电器件如：有机发光二极管（OLED）、有机场效应晶体管（OFET）、有机光伏（OPV）中具有深入的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的专利技术目的就是提供一种类石墨烯共轭杂环苯并菲盘状液晶的制备方法。
[0006]该类化合物在合成上主要通过Suzuki偶联反应及Scholl氧化偶联（环化）反应得到。方案中主要通过以苯并菲全氟丁基磺酸酯为原料，利用Suzuki偶联将杂环基团引入到苯并菲体系中，然后利用杂环的α、β位氢的活泼性，通过Scholl反应合成了一系列含共轭杂环的对称、非对称的类纳米石墨烯盘状液晶化合物。本专利技术中得到的目标化合物，经研究表明具有较宽的介晶温度范围，相态丰富，能形成较稳定的柱状相或向列相，同时，该类化合物还具有一定的发光性能、良好的量子产率及电荷传输速率等，在有机光电功能器件中具有潜在的应用。
[0007]为实现上述专利技术目的，所采用的技术方案是：一种类石墨烯共轭杂环苯并菲盘状液晶化合物，其特征在于，所述化合物具有如下I、Ⅱ的结构；其中R=-C
n
H
2n+1
，{n|6＜n＜14,n∈Z
*
}或R=-OC
n
H
2n+1
，{n|6＜n＜14,n∈Z
*
}；Ar为单杂环化合物及其衍生物或稠杂环化合物及其衍生物，如单杂环化合物及其衍生物：
如稠杂环化合物及其衍生物：其中，单杂环化合物优选噻吩、呋喃等，稠杂环化合物优选噻吩并噻吩、苯并噻吩等。
[0008]与现有技术相比，本专利技术的通式为I、Ⅱ的共轭杂环苯并菲盘状液晶化合物的有益效果是：一、化学结构变化多样，可通过调节不同的R基团及其链长以及Ar的种类等来调节液晶性质，使目标化合物具有丰富的相态、较宽的介晶温度范围、优异的光电功能性质等，因此在有机发光二极管、化学传感器、有机光伏等领域具有广泛的用途；二、本专利技术方法中，所用药品、试剂价格低廉，易于获得，且各步骤的反应条件温和，步骤简短高效，反应专一性强、原子利用率高，且后处理操作简单，反应收率较高，符合工业化
生产的要求。
[0009]值得指出的是，本专利技术同时提供了用于Suzuki偶联反应的起始原料含拟卤素的苯并菲衍生物的制备路径，所采用的技术方案是：一种苯并菲衍生物的合成，其特征在于，所述化合物具有如下通式Ⅲ的结构；其中R1=-C
n
H
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，{n|6＜n＜14,n∈Z
*
}或R1=-OC
n
H
2n+1
，{n|6＜n＜14,n∈Z
*
}；R2=-OTf（即：）或R2=-OSO2(CF2)3CF3（即：）。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的通式为Ⅲ的苯并菲衍生物的有益效果是：一、单溴苯并菲不易直接合成，但通过既有手段合成单羟基苯并菲后，在此基础上通过控制条件与不同酸酐的反应，首创性地开发出一类含拟卤素的苯并菲衍生物，可用于直接参与Suzuki偶联反应，在有机功能材料、药物开发、晶体工程等方面提供了新的参考路径；二、通过本专利技术方案合成的含拟卤素的苯并菲衍生物，产率高，活性好，且价格低廉、易于保存（如合成苯并菲全氟丁基磺酰酯所用的全氟丁基磺酰氟国内甚至可按公斤出售，约1kg，100元）；进行Suzuki偶联反应时，反应简洁高效、副产物少、收率较高，可适应不同场景的需求；上述的通式为I、Ⅱ的共轭杂环苯并菲盘状液晶化合物及通式为Ш的一种苯并菲衍生物的制备方法合成路线简短高效，且产率较高、后处理简单，下面结合具体实施案例对本专利技术作进一步的详细说明。
附图说明
[0011]图1为实施例1中所获原料化合物M0的核磁共振氢谱。
[0012]图2为实施例1中所获原料化合物M0的核磁共振碳谱。
[0013]图3为实施例1中所获原料化合物M0的核磁共振氟谱。
[0014]图4为实施例1中所获原料化合物M0的偏光织构图。
[0015]图5为实施例1中所获原料化合物M0的DSC图。
[0016]图6为实施例2中所获中间体化合物M1的核磁共振氢谱。
[0017]图7为实施例2中所获中间体化合物M1的核磁共振碳谱。
[0018]图8为实施例2中所获中间体化合物M1的偏光织构图。
[0019]图9为实施例2中所获中间体化合物M1的DSC图。
[0020]图10为实施例3中所获中间体化合物M2的核磁共振氢谱。
[0021]图11为实施例3中所获中间体化合物M2的核磁共振碳谱。
[0022]图12为实施例3中所获中间体化合物M2的偏光织构图。
[0023]图13为实施例3中所获中间体化合物M2的DSC图。
[0024]图14为实施例4中所获中间体化合物M3的核磁共振氢谱。
[0025]图15为实施例4中所获中间体化合物M3的核磁共振碳谱。
[0026]图16为实施例4中所获中间体化合物M3的偏光织构图。
[0027]图17为实施例4中所获中间体化合物M3的DSC图。
[0028]图18为实施例5中所获中间体化合物M4的核磁共振氢谱。
[0029]图19为实施例5中所获中间体化合物M4的核磁共振碳谱。
[0030]图20为实施例5中所获中间体化合物M4的偏光织构图。
[0031]图21为实施例5中所获中间体化合物M4的DSC图。
[0032]图22为实施例6中所获目标化合物D1的核磁共振氢谱。
[0033]图23为实施例6中所获目标化合物D1的核磁共振碳谱。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类石墨烯共轭杂环苯并菲盘状液晶化合物，其特征在于，具有如下通式Ⅰ、Ⅱ所示的结构；其中R=-C
n
H
2n+1
，{n|6＜n＜14,n∈Z
*
}或R=-OC
n
H
2n+1
，{n|6＜n＜14,n∈Z
*
}；Ar为单杂环化合物及其衍生物或稠杂环化合物及其衍生物，如单杂环化合物及其衍生物：如稠杂环化合物及其衍生物：其中，单杂环化合物优选噻吩、呋喃等，稠杂环化合物优选噻吩并噻吩、苯并噻吩等。2.一种制备权利要求1所述的通式为Ⅰ、Ⅱ的共轭杂环苯并菲盘状液晶化合物的制备方法，其主要步骤有：A、Suzuki偶联反应：一种共轭杂环苯并菲盘状液晶中间体化合物的制备方法，包括步骤如下：以含卤素或拟卤素化合物M0为原料（以苯并菲全氟丁基磺酸酯为例），与杂环硼酸
OC
n

【专利技术属性】
技术研发人员：林航，邓文静，景敏，赵可清，赵可孝，胡平，汪必琴，
申请(专利权)人：四川师范大学，
类型：发明
国别省市：