含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物及制备和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物及制备和应用。所述化合物结构如式(I)所示，本发明专利技术提供的含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物具有很窄的光学带隙，其吸收光谱可扩展至1100nm，摩尔吸收系数可高达3.2

【技术实现步骤摘要】
含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物及制备和应用


[0001]本专利技术涉及有机功能材料
，具体涉及一种含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物及制备和应用。

技术介绍

[0002]具有近红外吸收特征的有机共轭材料由于其低毒、低成本以及可实现柔性、大面积器件等独特优势，在染料、精细化工、光电器件以及生命科学等领域拥有广阔的应用前景，例如可以作为染料用于染色、涂色等领域，可以用于配制特种油墨用于印刷领域，还可以作为光活性材料应用于有机太阳能电池、光电探测器、细胞成像、光动力治疗等领域。然而，截至目前，在大于800nm波段具有强吸收特征，同时具有优异光热稳定性的有机化合物仍然很少，限制了该类材料的广泛应用。
[0003]氟硼二吡咯甲川(BODIPY)类化合物是一类常见的有机染料，由于具有良好的光热稳定性以及光电性质易于调控等诸多特点，备受科学界青睐。然而，BODIPY结构基元的最大吸收/发射波长在500nm左右，远远小于800nm，不具备近红外响应特征。基于此，科学家开展了一系列工作，通过对BODIPY结构进行共轭扩展等策略有效地红移了光谱。然而，基于该类结构的分子，仍然难以同时实现膜态最大吸收值大于850nm，同时具有高摩尔吸收系数(大于2.5
×
105M
‑1cm
‑1)的光学特征。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的在于提供一种末端芳杂环上含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物。
[0005]本专利技术通过稠并以及二聚策略扩展BODIPY结构的共轭，从而红移吸收光谱，并通过在末端芳杂环上卤代，进一步大幅提升了化合物的摩尔吸收系数。本专利技术提供的末端芳杂环上含卤素原子的稠并BODIPY二聚体材料，其设计、合成及应用方面的研究还很少有相关文献报道，值得进行深入探索、开发。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种制备所述的含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物的方法。
[0007]本专利技术的再一目的在于提供所述的含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物的应用。
[0008]为达上述目的，一方面，本专利技术提供了一种含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物，其中，所述化合物结构如式(I)所示：
[0009][0010]其中，
[0011]X选自
‑
CH＝、
‑
C(CF3)＝、
‑
C(Aryl)＝、
‑
C(Alkyl)＝或
‑
N＝；
[0012]每个Y分别各自独立的选自O、S或Se；
[0013]R1和R2分别各自独立的选自F、Cl、Br、I、氰基、硝基、氨基、羟基、羧基、酯基、Aryl、Alkynyl、Alkenyl、Alkyl、
‑
O
‑
Alkyl或
‑
O
‑
Aryl；
[0014]每个R3分别各自独立的选自H、Alkyl、Aryl、Alkynyl或Alkenyl；
[0015]G1和G2分别各自独立的选自F、Cl、Br或I；
[0016]Aryl为取代或未取代的芳基，Alkyl为取代或未取代的烷基，Alkynyl为取代或未取代的炔基，Alkenyl为取代或未取代的烯基。
[0017]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，Aryl为取代或未取代的含有6至18个碳原子的芳基或含有4至12个碳原子的杂芳基(例如噻吩、呋喃等芳基)，优选为取代或未取代的含有6至12个碳原子的芳基或含有4至10个碳原子的杂芳基，更优选为取代或未取代的含有6
‑
10个碳原子的芳基或含有4至8个碳原子的杂芳基，最优选为取代或未取代的苯基；其中的Aryl被取代时，是被选自C1‑
10
烷基、C1‑
10
烯基、C1‑
10
炔基、C1‑
10
烷氧基、F、Cl、Br、I、CN、羟基、硝基、羧基、酯基、含有6至12个碳原子的芳基或含有4至10个碳原子的杂芳基所取代；所述杂芳基含有1、2、3或4个选自N、O或S的杂原子。
[0018]本专利技术所述的含有若干碳原子的芳基或杂芳基中的碳原子数量，是指芳基或杂芳基的环所含碳原子数量，例如，所述含有6至18个碳原子的芳基，是指芳香环中的环结构中的碳原子数量为6至18个，再例如，所述含有4至12个碳原子的杂芳基，是指杂芳环中的环结构中的碳原子数量为4至12个。
[0019]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，Alkyl为取代或未取代的C1‑
30
烷基，优选为取代或未取代的C1‑
20
烷基，更优选为取代或未取代的C1‑
10
烷基，最优选为取代或未取代的C1‑7烷基；当被取代时，是被选自C1‑
10
烷基、C1‑
10
烯基、C1‑
10
炔基、C1‑
10
烷氧基、F、Cl、Br、I、CN、羟基、硝基、羧基、酯基、含有6至12个碳原子的芳基或含有4至10个碳原子的杂芳基所取代。
[0020]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，Alkynyl为取代或未取代的C1‑
20
炔基，优选为取代或未取代的C1‑
10
炔基，更优选为取代或未取代的C1‑5炔基；当被取代时，是被选自C1‑
10
烷基、C1‑
10
烯基、C1‑
10
炔基、C1‑
10
烷氧基、F、Cl、Br、I、CN、羟基、硝基、羧基、酯基、含有6至12个碳原子的芳基或含有4至10个碳原子的杂芳基所取代。
[0021]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，Alkenyl为取代或未取代的C1‑
20
烯基，优选为取代或未取代的C1‑
10
烯基，更优选为取代或未取代的C1‑5烯基；当被取代时，是被选自C1‑
10
烷基、C1‑
10
烯基、C1‑
10
炔基、C1‑
10
烷氧基、F、Cl、Br、I、CN、羟基、硝基、羧基、酯基、含有6至12个碳原子的芳基或含有4至10个碳原子的杂芳基所取代。
[0022]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，R1和R2分别各自独立的选自F、氰基、Aryl、炔基、烷基、烷氧基或
‑
O
‑
Aryl。
[0023]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，G1和G2同时或分别各自独立的选自F、Cl、Br或I。
[0024]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，G1和G2相同。
[0025]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，Y选自O、S或Se；R3选自H、Alkyl、Aryl、Alkynyl或Alkenyl。
[0026]本专利技术的化合物可以实现近红外响应，在近红外区具有强吸收特征。本专利技术提供
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物，其中，所述化合物结构如式(I)所示：其中，X选自
‑
CH＝、
‑
C(CF3)＝、
‑
C(Aryl)＝、
‑
C(Alkyl)＝或
‑
N＝；每个Y分别各自独立的选自O、S或Se；R1和R2分别各自独立的选自F、Cl、Br、I、氰基、硝基、氨基、羟基、羧基、酯基、Aryl、Alkynyl、Alkenyl、Alkyl、
‑
O
‑
Alkyl或
‑
O
‑
Aryl；每个R3分别各自独立的选自H、Alkyl、Aryl、Alkynyl或Alkenyl；G1和G2分别各自独立的选自选自F、Cl、Br或I；Aryl为取代或未取代的芳基或杂芳基，Alkyl为取代或未取代的烷基，Alkynyl为取代或未取代的炔基，Alkenyl为取代或未取代的烯基。2.根据权利要求1所述的含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物，其中，R1和R2分别各自独立的选自F、氰基、Aryl、炔基、烷基、烷氧基或
‑
O
‑
Aryl。3.根据权利要求1或2所述的含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物，其中，X选自
‑
CH＝、
‑
C(CF3)＝、
‑
N＝、R4为任意取代基；m1为0、1、2、3、4或5；n1为0～12的任意整数；x1、y1、z1分别各自独立的为0～30的整数。4.根据权利要求1～3任意一项所述的含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物，其中，Y选自O或S。5.根据权利要求1～4任意一项所述的含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物，其中，R1和R2分别各自独立的选自F、氰基、R5为任意取代基；m2为0、1、2、3、4或5；n4为0～12的任意整数，优选为0～5。6.根据权利要求1～5任意一项所述的含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物，其中，R3选自H、n2和n3分别各自独立的为0～12的整数；
x2、y2、z2、x3、y3、z3分别各自独立的为0～30的整数。7.根据权利要求1～6任意一项所述的含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物，其中，X选自
‑
CH＝、
‑
C(CF3)＝、或
‑
N＝；R4为C1‑
10
烷基、C1‑
10
烷氧基或卤素原子，所述烷基或烷氧基被取代或未被取代，当被取代时，所述烷基或烷氧基被选自F、Cl、Br或I所取代；m1为0、1、2或3；n1为0～8的任意整数；x1、y1、z1分别各自独立的为0～12的任意整数；Y选自O或S；R1和R2分别各自独立的选自F、氰基、R5为C1‑
10
烷基、C1‑
10
烷氧基或卤素原子；R3选自H、n2和n3分别各自独立的为0、1、2、3、4或5；x2、y2、z2、x3、y3、z3分别各自独立的为0～12的任意整数；G1和G2分别各自独立的选自F、Cl、Br或I。8.根据权利要求1～7任意一项所述的含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物，其中，X选自
‑
CH＝、
‑
C(CF3)＝、或
‑
N＝；R4为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、仲丁基、异丁基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、三氟甲基或氟原子；m1为0、1、2或3；n1为0、1、2、3、4或5；x1、y1、z1分别各自独立的为1、2或3。9.根据权利要求1～8任意一项所述的含卤原子的稠并BODIPY二聚体化合物，其中，R1和R2分别各自独立的选自F、氰基、R5为氟、氯、溴、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、
‑
CH2CH2CH2CH2CH3、
‑
CH(CH3)CH2CH2CH3、
‑
CH2CH(CH3)CH2CH3、
‑
CH2CH2CH(CH3)2、
‑
CH(C2H5)CH2CH3、
‑
C(CH3)2CH2CH3、
‑
CH(CH3)CH(CH3)2、
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊，孟彬，王利祥，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：