一种嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃及其合成方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃及其合成方法和应用，所述嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃，结构如式(Ⅰ)所示，本发明专利技术的嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃具有良好的荧光效果，在阴离子传感、有机电子学(如OLEDs和OFETs)、非线性光学、双光子光学、催化以及生物成像等领域具有广泛应用。。。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃及其合成方法和应用


[0001]本专利技术涉及有机合成
，特别是涉及一种嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃及其合成方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，多环芳烃由于其优异的电化学和光物理性能被科学界广泛关注，常被应用于有机光电材料中，如:有机发光二极管(Organic Light
‑
Emitting Diode,OLEDs)、有机场效应晶体管(Organic Field
‑
Effect Transistor,OFETs)、有机光伏(Organic Photovoltaic,OPVs)和有机太阳能电池(Organic Solar Cell,OSCs)等。在多环芳烃(PAHs)中精准定位选择性引入杂原子是进行多环芳烃改性的有效策略之一，通过引入杂原子可以丰富有机功能体系，增加多样性和发散性；可利用杂原子与共轭体系键轨道相互作用及杂原子价键数不同的结构特点，合理调控分子拓扑结构、能级、带隙及偶极特性；而且可以精准调控材料的聚集体结构、形貌及其激发态性能；进而通过器件工程，进一步拓展有机功能材料的光、电、磁等特性，拓宽其应用范围。
[0003]在元素周期表中，C是6号元素，C原子最外层有四个价电子，碳碳键是稳定的8电子结构。在C元素的两侧分别是5号元素的B和7号元素的N,B元素最外层有3个价电子，N元素最外层有5个价电子，因此，硼氮键也是稳定的8电子结构，且碳碳双键和硼氮键互为等电子体和等结构体；尽管硼氮单元和碳碳单元有相同的电子数，但是由于电负性差异，硼氮键具有不同于碳碳键的一系列特性。当共轭芳烃中存在硼氮键时，硼氮杂的共轭芳烃也会具有与全碳芳烃的不同性质。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃。
[0005]本专利技术的另一目的，提供一种所述嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃的应用。
[0006]本专利技术的另一目的，提供一种基于所述嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃的OLED器件。
[0007]本专利技术的另一目的，提供一种所述嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃的合成方法。
[0008]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0009]一种嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃，结构如式(Ⅰ)所示：
[0010][0011]其中R1为烷基、取代或非取代的芳基或杂芳基；
[0012]R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8为取代或者非取代的芳基或杂芳基、烷基、烯基、炔基、氢或者单个取代的卤素原子X；
[0013]R9，R
10
，R
11
，R
12
是取代或者非取代的芳基或杂芳基、烷基、烯基、炔基、氢、醛基或者酮基；
[0014]Ar芳基为苯环、噻吩环、呋喃环、吡咯、吡啶、苯并噻吩、苯并呋喃、苯并吡咯、苯并吡啶、萘环、蒽环、非那烯、并四苯、芘、线性或者有角度的并五苯、并六苯、茚或芴。
[0015]在上述技术方案中，所述嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃结构式的为式(1)
‑
式(13)所示的结构：
[0016][0017][0018]在上述技术方案中，所述嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃通过以下步骤制备：
[0019]步骤1，将原料Ⅰ与Stille试剂加入溶剂中进行偶联反应，分离纯化得到中间体Ⅱ；
[0020]步骤2，当R
10
为H或卤素时，将中间体Ⅱ、三乙胺与三氯化硼加入溶剂中反应生成含硼中间体，然后再加入格式试剂R1‑
MgX反应，淬灭分离纯化得到产物
Ⅲ‑
1或产物
Ⅲ‑
2；
[0021]当R
10
为取代或者非取代芳基、杂芳基、烷烃、环烷烃、烯烃、炔烃、烷基、醛基或者酮基时，先制备产物
Ⅲ‑
2，再加入亲核试剂通过Suzuki偶联反应制备产物
Ⅲ‑
3；
[0022]当R
10
为H或卤素时，合成路线如下：
[0023][0024]当R
10
为取代或者非取代的芳基或杂芳基、烷烃、环烷烃、烯烃、炔烃、烷基、醛基或者酮基时，合成路线如下：
[0025][0026]在上述技术方案中，所述格式试剂为甲基溴化镁、乙烯基溴化镁、苯基溴化镁或2
‑
均三甲基苯基溴化镁。
[0027]在上述技术方案中，所述亲核试剂为4
‑
叔丁基苯硼酸、2
‑
羟基苯硼酸、4
‑
甲氧羰基苯硼酸、4
‑
氰基苯硼酸、2
‑
噻吩硼酸、3
‑
呋喃硼酸、4
‑
(二苯胺基)苯硼酸、吗啡啉、二苯胺、(4，4
‑
二甲氧基)二苯胺或联硼酸频那醇酯。
[0028]在上述技术方案中，所述步骤1中，所述Stille试剂为三丁基乙烯基锡，在保护气
体的保护下，将1.0当量原料Ⅰ、1.0
‑
1.7当量三丁基乙烯基锡、0.02
‑
0.1当量四三苯基膦钯在甲苯溶剂中混合，在100
‑
110℃下反应7
‑
12h，反应完全后，使用溶解液溶解反应液，洗涤，收集有机层、干燥、纯化得到中间体Ⅱ，所述溶剂优选为甲苯，所述溶解液优选为二氯甲烷。
[0029]在上述技术方案中，所述步骤2中，在保护气体的保护下，称取1当量中间体Ⅱ置于封管中，加入溶剂，再加入1.0
‑
1.5当量的1.0mol/L三氯化硼溶液和1.1
‑
2.0当量的三乙胺，在100
‑
110℃下反应8
‑
14h，冷却到室温后，加入3.0
‑
6.0当量的格式试剂R1‑
MgX，在室温下反应8
‑
12h，加水淬灭，去除溶剂、萃取、干燥、去除溶剂、分离纯化，得到产物
Ⅲ‑
1或产物
Ⅲ‑
2；
[0030]将1.0当量的产物
Ⅲ‑
2、2.0
‑
4.0当量的Suzuki偶联试剂、0.02
‑
0.1当量的醋酸钯、0.1
‑
0.3当量的2
‑
(二叔丁基膦)联苯和2.0
‑
4.0当量的叔丁醇钠和溶剂混合后，将反应置于氮气或氩气环境下，加热至100
‑
110℃反应6
‑
10h，反应完毕后，冷却至室温，萃取，干燥，过滤、去除溶剂得到粗产物，将粗产物纯化，得到产物
Ⅲ‑
3，所述溶剂优选为甲苯。
[0031]本专利技术的另一方面，提供一种所述的嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃作为聚集诱导发光材料或有机光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃，其特征在于，结构如式(Ⅰ)所示：其中R1为烷基、取代或非取代的芳基或杂芳基；R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8为取代或者非取代的芳基或杂芳基、烷基、烯基、炔基、氢或者单个取代的卤素原子X；R9，R
10
，R
11
，R
12
是取代或者非取代的芳基或杂芳基、烷基、烯基、炔基、氢、醛基或者酮基；Ar芳基为苯环、噻吩环、呋喃环、吡咯、吡啶、苯并噻吩、苯并呋喃、苯并吡咯、苯并吡啶、萘环、蒽环、非那烯、并四苯、芘、线性或者有角度的并五苯、并六苯、茚或芴。2.如权利要求1所述的嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃，其特征在于，其结构式为式(1)
‑
式(13)所示的结构：
3.如权利要求1所述的嵌有吲哚单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃，其特征在于，通过以下步骤制备：步骤1，将原料Ⅰ与Stille试剂加入溶剂中进行偶联反应，分离纯化得到中间体Ⅱ；步骤2，当R
10
为H或卤素时，将中间体Ⅱ、三乙胺与三氯化硼加入溶剂中反应生成含硼中间体，然后再加入格式试剂R1‑
MgX反应，淬灭分离纯化得到产物
Ⅲ‑
1或产物
Ⅲ‑
2；当R
10
为取代或者非取代芳基、杂芳基、烷烃、环烷烃、烯烃、炔烃、烷基、醛基或者酮基时，先制备产物
Ⅲ‑
2，再加入亲核试剂通过Suzuki偶联反应制备产物
Ⅲ‑
3；当R
10
为H或卤素时，合成路线如下：当R
10
为取代或者非取代的芳基或杂芳基、烷烃、环烷烃、烯烃、炔烃、烷基、醛基或者酮基时，合成路线如下：4.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述格式试剂为甲基溴化镁、乙烯基溴化镁、苯基溴化镁或2
‑
均三甲基苯基溴化镁。5.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述亲核试剂为4
‑
叔丁基苯硼酸、2
‑
羟基苯硼酸、4
‑
甲氧羰基苯硼酸、4
‑
氰基苯硼酸、2
‑
噻吩硼酸、3
‑
呋喃硼酸、4
‑
(二苯胺基)苯硼酸、吗啡啉、二苯胺、(4，4
‑
二甲氧基)二苯胺或联硼酸频那醇酯。6.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述步骤1中，所述Stille试剂为三丁基
乙烯基锡，在保护气体的保护下，将1.0当量原料Ⅰ、1.0
‑
1.7当量三丁基乙烯基锡、0.02
‑
0.1当量四三苯基膦钯在甲苯溶剂中混合，在100
‑
110℃下反应7
‑
12h，反应完全后，使用溶解液溶解反应液，洗涤，收集有机层、干燥、纯化得到中间体Ⅱ，所述溶剂优选为甲苯，所述溶解液优选为二氯甲烷。7.如权利要求6所述的合成方法，其特征在于，所述步骤2中，在保护气体的保护下，称取1当量中间体Ⅱ置于封管中，加入溶剂，再加入1.0
‑
1.5当量的1.0mol/L三氯化硼溶液和1.1
‑
2.0当量的三乙胺，在100
‑
110℃下反应8
‑
14h，冷却到室温后，加入3.0
‑
6.0当量的格式试剂R1‑
MgX，在室温下反应8
‑
12h，加水淬灭，去除溶剂、萃取、干燥、去除溶剂、分离纯化，得到产物
Ⅲ‑
1或产物
Ⅲ‑
2；将1.0当量的产物
Ⅲ‑
2、2.0

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭光，李二龙，吴晓明，晋梦佳，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：