專利名稱：一種苝環(huán)橋接苯并菲類化合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種茈環(huán)橋接苯并菲類化合物及其制備方法，該化合物適合用于有機(jī) 發(fā)光器件及有機(jī)光伏器件中。
背景技術(shù)：
盤狀液晶分子由一個(gè)富電子的、平面的剛性核及外圍3-8條柔性側(cè)鏈組成。核 平面間存在較強(qiáng)的n-n電子相互作用，因而具有自組裝成柱狀相的特性。沿柱子的軸 向具有準(zhǔn)一維的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，從而賦予該類材料具有較高的能量傳輸特性和載流子遷移 率。早在 1994 年 Adam 等人(Adam，D.，Schuhmacher, P.，Simmerer, J.，Haussling, L， Siemensmeyer, K.，Etzbach, K. H.，Ringsdorf，H. and Haarer, D.，“Fast Photoconduction in the Highly OrderedColumnar Phase of a Discotic Liquid Crystal，，，Nature，371 141-143，1994.)就曾在美國(guó)《自然》雜志撰文報(bào)道了盤狀液晶在柱狀相中可獲得較高的載 流子遷移率。他們?cè)谝环N六己硫基苯并菲材料(hexa-hexylthiotriphenylene，HHST)中 獲得了優(yōu)異的光導(dǎo)效應(yīng)，該材料所形成的H相的載流子遷移率高達(dá)0. Icm2V-1S-^最新報(bào) 導(dǎo)的載流子遷移率為 0. 8cm2VHZhao，B. ；Liu, B. ；Png, R. ；Zhang, K. ；Lim, K. ；Luo, J.； Shao,J. ；Ho,P. ；Chi, C. ；ffu, J. "NewDiscotic Mesogens Based on Triphenylene-Fused Triazatruxenes :Synthesis, Physical Properties, and Self-Assembly", Chem. Mater. 22 :435-449, 2010)。因此，盤狀液晶材料，是一種具有潛在應(yīng)用價(jià)值的、性能優(yōu)異 的有機(jī)光電子材料?？勺鳛榧{米導(dǎo)線，應(yīng)用到光電器件的研究和生產(chǎn)中，如制備有機(jī)發(fā)光 二極管(Bacher, A. ；Bleyl, I. ；Erdelen, C. H. ；Haarer, D. ；Paulus, W. ；Schmidt, H. W.； Low Molecular Weight and Polymeric Triphenylenes as Hole TransportMaterials in Organic Two-Layer LEDs. Adv. Mater. 9 :1031-1035,1997.)、有機(jī)太陽(yáng)能電池(Oukachmih, Μ. ；Destruel, P. ；Seguy, I. ；Ablart, G. ；Jolinat, P. ；Archambeau, S. ；Mabiala, M.； Fouet, S. ；Bock, H. ；New Organic DiscoticMaterials for Photovoltaic Conversion. Sol. Energy Mate. Sol. C. 85 :535-543, 2005)等。六取代的苯并菲類盤狀液晶材料，可以用三氯化鐵氧化鄰二烷氧基苯制備(通過(guò) 三個(gè)連續(xù)的 Scholl 反應(yīng)實(shí)現(xiàn))(Boden，N. ；Borner, R. C. ；Bushby, R. J. ；Cammidge, A. N.； Jesudason, Μ. V. , "The Synthesis ofTriphenylene-based Discotic Mesogens New and Improved Routes”，Liq. Cryst. 15 :851-858,1993.)，或是用其它的氧化劑，如五氯化鉬和 三氯氧釩等代替三氯化鐵。與這類小分子相比，更有實(shí)用價(jià)值的是苯并菲二聚體、齊聚物和 聚合物液晶材料。因?yàn)楹笳咭子谡{(diào)節(jié)相轉(zhuǎn)變溫度、吸收光譜性能及成膜性能等機(jī)械加工性 能。六取代的苯并菲液晶材料，通常在紫外區(qū)有較強(qiáng)的吸收，而發(fā)光峰的波長(zhǎng)也 在近紫外區(qū)或藍(lán)光區(qū)。為了改善苯并菲液晶材料的吸收和發(fā)光性能，Baimsgaard等人 (Baunsgaard，D. ；Larsen，Μ. ；Harrit，N. ；Frederiksen，J. ；Wilbrandt, R. ；Stapelfeldt， H. "Photophysical Properties of2,3,6,7,10，11-hexa-n-hexylsulfanyltri-phenyIen
3e and2, 3,6,7,10,11-hexa-n-hexylsulfanyltriphenylene in Solution" J. Chem. Soc., Faraday Trans. 93 :1893-1901,1997.)報(bào)導(dǎo)了含六硫醚基(或硫?；?側(cè)鏈的苯并菲 液晶材料，其吸收和發(fā)光有較大的紅移。Rego等人(Rego, J. A. ；Kumar, S. ；Ringsdorf, H. "Synthesis and Characterization of Fluorescent, Low-Symmetry Triphenylene Discotic Liquid Crystals :Tailoring ofMesomorphic and Optical Properties，，Chem. Mater. 8 :1402-1409，1996.)報(bào)導(dǎo)了通過(guò)擴(kuò)大苯并菲核的共軛性或改變苯并菲的對(duì)稱性， 來(lái)實(shí)現(xiàn)其吸收和發(fā)光的紅移。Manickam等人(Manickam，Μ. ；Smith, Α. ；Belloni, Μ.； Shelley,Ε. J. ；Ashton,P. R. ；Spencer,N. ；Preece,J. Α. “Introduction of Bis-discotic andBis-calamitic Mesogenic Addends to C 60”Liq. Cryst.，29 :497-504, 2002.)報(bào)導(dǎo)了 富勒烯聯(lián)接的苯并菲二聚體，但這類材料失去了液晶性質(zhì)。茈二亞胺化合物是另外一類重要的有機(jī)材料，茈二亞胺類盤狀液晶容易形 成柱狀相。而且不論是在溶液中還是固態(tài)時(shí)，這類材料具有強(qiáng)烈的吸收和發(fā)光性 能(Langhals, H. "Control of the Interaction in Multichromophores :Novel Concepts. Perylene Bis-imides as Components for Larger FunctionalUnits，，· Helv. Chim. Acta. 88 :1309-1342，2005.)。因此，作為活性層可用于制備有機(jī)光伏器件 (Schmidt-Mende, L. ；Fechtenkotter, Α. ；Mullen, K. ；Moons,Ε. ；Friend,R. H. ；MacKenzie, J. D. ；Self-Organized Discotic Liquid Crystals forHigh- EfEjCieilCy Organic Photovoltaics. Science, 293 :1119-1122，2001)。一般說(shuō)來(lái)，茈二亞胺類化合物常常為不熔 不溶的有機(jī)分子材料，熱穩(wěn)定性好，但難于加工。用茈二亞胺改性苯并菲類盤狀液晶材料， 可望提高其相轉(zhuǎn)化溫度，有利于在固體器件中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
經(jīng)過(guò)廣泛且深入的研究，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)具有烷氧基側(cè)鏈的苯并菲，以脂 肪鏈與茈二亞胺相聯(lián)時(shí)，這類材料在紫外區(qū)和可見(jiàn)光區(qū)有強(qiáng)吸收。當(dāng)脂肪鏈的長(zhǎng)度m與苯 并菲側(cè)鏈的長(zhǎng)度η為合適的組合時(shí)，這類材料不論是升溫，還是降溫時(shí)，均可以形成穩(wěn)定的 液晶柱狀相。基于上述原因，本發(fā)明的目的之一是提供一種茈環(huán)橋接苯并菲類化合物，該系列 化合物在紫外光區(qū)和可見(jiàn)光區(qū)具有強(qiáng)吸收，其中部分化合物可以形成穩(wěn)定的液晶相.本發(fā)明的另一目的在于，提供一種茈環(huán)橋接苯并菲類化合物制備方法，本方法采 用鄰苯二酚、溴代烷和3，4 :9，10-茈四甲酸二酐等工業(yè)品為原料，用hg-Manske方法合成 伯胺，條件溫和，因此易于制備大量高純度的產(chǎn)物。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種本發(fā)明所述茈環(huán)橋接苯并菲類化合物作為電荷 傳輸層，在有機(jī)電致發(fā)光器件或有機(jī)光伏器件中的應(yīng)用。本發(fā)明的另一目的還在于，提供一種包含本發(fā)明所述茈環(huán)橋接苯并菲類化合物作 為光學(xué)活性層，在有機(jī)電致發(fā)光器件和有機(jī)光伏器件中的應(yīng)用。本發(fā)明提供一種茈環(huán)橋接苯并菲類化合物，其具有結(jié)構(gòu)式1所示結(jié)構(gòu)，
權(quán)利要求
1. 一種茈環(huán)橋接苯并菲類化合物，其具有結(jié)構(gòu)式1所示結(jié)構(gòu)，
2.權(quán)利要求1所述的茈環(huán)橋接苯并菲類化合物，其中所述m= 10，η = 5 ；或m = 10， n = 6;或 m = 10,n = 7o
3.—種如權(quán)利要求1或2所述茈環(huán)橋接苯并菲類化合物的制備方法，所述方法包括合 成五烷氧基單羥基苯并菲和五烷氧基單伯氨基苯并菲的步驟。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其包括如下步驟合成單羥五烷氧基苯并菲；鄰苯二甲酰亞胺鉀與α，ω-二溴代烷反應(yīng)，生成ω-溴代 烷基鄰苯二甲酰亞胺；生成的ω-溴代烷基鄰苯二甲酰亞胺與單羥基苯并菲發(fā)生醚化，進(jìn)一步在hg-Manske 條件下反應(yīng)，生成胺基苯并菲；在痕量醋酸催化下，生成的胺基苯并菲與3，4 9,10-茈四甲酸二酐反應(yīng)生成所述苯并 菲類化合物。
5.如權(quán)利要求1或2所述的茈環(huán)橋接苯并菲類化合物在發(fā)光器件和光伏器件中的應(yīng)用。
6.一種發(fā)光器件，其包含權(quán)利要求1或2所述的茈環(huán)橋接苯并菲類化合物作為電荷傳輸層。
7.權(quán)利要求6所述的發(fā)光器件，其為有機(jī)電致發(fā)光器件或有機(jī)光伏器件。
8.一種發(fā)光器件，其包含權(quán)利要求1或2所述的茈環(huán)橋接苯并菲類化合物作為光學(xué)活性層。
9.權(quán)利要求8所述的發(fā)光器件，其為有機(jī)電致發(fā)光器件或有機(jī)光伏器件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種苝環(huán)橋接苯并菲類化合物，該化合物可以形成穩(wěn)定的液晶相，在紫外光區(qū)和可見(jiàn)光區(qū)具有強(qiáng)吸收，其結(jié)構(gòu)如下式所示其中，R-(CH2)nCH3，n-0-20，m-1-20。此外，本發(fā)明還提供所述苝環(huán)橋接苯并菲類化合物的制備方法及其在發(fā)光器件和光伏器件中的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C07D221/18GK102127015SQ201110006859
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者何志群, 孔翔飛, 張寅寧 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)