一种基于萘酰亚胺骨架的有机光催化剂制造技术

本发明专利技术公开了一种基于萘酰亚胺骨架的有机光催化剂及其制备方法，该催化剂结构通式如下：该催化剂的制备方法如下：将4

【技术实现步骤摘要】
一种基于萘酰亚胺骨架的有机光催化剂


[0001]本专利技术涉及光催化剂
，具体涉及一种基于萘酰亚胺骨架的有机光催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]光化学反应是以绿色、经济、高效为目标的合成方法，是合成化学中非常活跃的研究领域之一。在过去的几十年里，可见光介导的光氧化还原催化已经发展成为一种强大而温和的工具，通过独特的单电子转移或能量转移途径，在温和的条件下构筑新的化学键。然而，作为催化反应的核心，光催化剂尽管有一些过渡金属催化剂和有机染料被应用到这一光化学过程中，但仍然以贵金属铱
‑
或钌
‑
的配合物为主。这些过渡金属催化剂存在价格昂贵、合成困难以及最终产物重金属污染等问题，而重金属污染在药物合成的后期转化过程中尤为重要。基于电子给体
‑
受体框架的有机光电分子已被广泛应用于染料、荧光探针、光致发光材料、电致发光材料和光伏材料等领域，尽管这些分子具有合成简单、结构可调、性能多样、无重金属污染等优点，但将其应用于有机合成的例子却很少。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种基于萘酰亚胺骨架的有机光催化剂及其制备方法，该有机光催化剂可有效解决现有的有机光催化剂存在的价格昂贵以及存在重金属污染的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种基于萘酰亚胺骨架的有机光催化剂，其结构通式为式Ⅰ：
[0006][0007]式Ⅰ中R1基团为取代或未取代的C1‑
C
60
烷基，取代或未取代的C2‑
C
60
烯基，取代或未取代的C2‑
C
60
炔基，取代或未取代的C1‑
C
60
烷氧基，取代或未取代的C3‑
C
10
环烷基，取代或未取代的C1‑
C
10
杂环烷基，取代或未取代的C3‑
C
10
环烯基，取代或未取代的C1‑
C
10
杂环烯基，取代或未取代的C6‑
C
60
芳基，取代或未取代的C1‑
C
60
杂芳基，羟基，羧基，酯基和酰胺基中的任意一种；R2基团为咔唑基，3,6
‑
二甲基咔唑基，3,6
‑
二甲基咔唑基，3,6
‑
二叔丁基咔唑基，3,
6
‑
二甲氧基咔唑基，萘基，螺
‑
芴基，菲基，蒽基，芘基，吡啶基，吡嗪基，嘧啶基，哒嗪基，三嗪基，N,N
‑
二苯基，N,N
‑
二甲基，吗啉基，哌嗪基，吩噻嗪基，吩恶嗪基，取代苯基和稠环芳基中的任意一种。
[0008]进一步地，有机光催化剂的结构式如下：
[0009][0010][0011][0012]进一步地，式Ⅰ中化合物的制备方法如下：将4
‑
溴
‑
1,8
‑
萘二甲酸酐溶解，加入对应的胺后加热搅拌回流，反应结束后，将反应体系冷却至室温，随后将反应体系倒入冰水中，过滤收集固体，得到N
‑
R1
‑4‑
溴
‑
1,8
‑
萘酰亚胺前驱体，对N
‑
R1
‑4‑
溴
‑
1,8
‑
萘酰亚胺前驱体中的溴进行取代，制得。
[0013]上述方案中的化学反应过程如下：
[0014][0015]本专利技术所产生的有益效果为：
[0016]本专利技术中的光催化剂由电子受体1,8
‑
萘酰亚胺和电子给体组成，电子受体和电子给体存在一定的空间位阻，扭曲的构象导致HOMO和LUMO分别定位于供体和受体部分。光催化剂通过可见光照射后吸收能量，位于HOMO轨道上的电子被激发，发生跃迁，到达LUMO轨道，此时为单重激发态S1，S1可以通过荧光(辐射跃迁)或内部转换IC(非辐射跃迁)返回到基S0，或者它可以通过自旋禁止的非辐射过程(称为系统间穿越(ISC))进入三重激发态T1。激发的光催化剂成为比基态更强的氧化剂和还原剂。然后，它可以与底物通过单电子转移进行氧化或还原淬灭，生成底物的正离子自由基或负离子自由基，从而引发后续反应，实现多样的化学转化。
具体实施方式
[0017]实施例1
[0018]一种基于萘酰亚胺骨架的有机光催化剂，其化合物合成过程及制备方法如下：
[0019][0020]具体制备方法如下：
[0021](1)合成N
‑
正丁基
‑4‑
溴
‑
1,8
‑
萘酰亚胺(3)
[0022]在单口圆底烧瓶中，将4
‑
溴
‑
1,8
‑
萘二甲酸酐(1a)(10.83mmol)溶解在无水乙醇(150mL)中，随后将正丁胺(12.99mmol)加入圆底烧瓶中，然后将反应体系回流过夜，反应结束后停止加热，待反应体系冷却至室温，随后将反应体系倒入冰水中，有固体析出后，将固体过滤；
[0023](2)合成N
‑
正丁基
‑4‑
咔唑
‑
1,8
‑
萘酰亚胺(3a)
[0024]在50ml双口或单口圆底烧瓶中，加入碘化亚铜(3.68mmol)，18
‑
冠醚
‑
6(0.1mmol)，碳酸钾(11mmol)，咔唑(2.8mmol)后再加入N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMA)(15ml)，在氮气氛围中165℃加热搅拌2小时，之后加入N
‑
正丁基
‑4‑
溴
‑
1,8
‑
萘酰亚胺(1.4mmol)，混合物加热回流16小时后，反应体系倒入150ml冰水中，使用乙酸乙酯萃取(25ml*3)，合并有机相，使用无水硫酸钠干燥，之后将滤液真空旋干，通过快速柱层析纯化产物(PE/EA＝20:1
‑
10:1)，最终得到黄色固体(3a)(43％yield)，1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.79(d,J＝7.72Hz,1H),δ8.67
‑
8.65(m,1H),δ8.22
‑
8.20(m,2H),δ7.91(d,J＝7.72Hz,1H)δ7.79
‑
7.77(m,1H)δ7.63
‑
7.59(m,1H)δ7.39
‑
7.34(m,4H)δ7.03
‑
7.01(m,2H)δ4.27
‑
4.23(m,2H)δ1.81
‑
1.74(m,2H)δ1.54
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于萘酰亚胺骨架的有机光催化剂，其特征在于，其结构通式为式Ⅰ：式Ⅰ中R1基团为取代或未取代的C1‑
C
60
烷基，取代或未取代的C2‑
C
60
烯基，取代或未取代的C2‑
C
60
炔基，取代或未取代的C1‑
C
60
烷氧基，取代或未取代的C3‑
C
10
环烷基，取代或未取代的C1‑
C
10
杂环烷基，取代或未取代的C3‑
C
10
环烯基，取代或未取代的C1‑
C
10
杂环烯基，取代或未取代的C6‑
C
60
芳基，取代或未取代的C1‑
C
60
杂芳基，羟基，羧基，酯基和酰胺基中的任意一种；R2基团为咔唑基，3,6
‑
二甲基咔唑基，3,6
‑
二甲基咔唑基，3,6
‑
二叔丁基咔唑基，3,6
‑
二甲氧基咔唑基，萘基，螺

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国强，肖腾飞，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：