[发明专利]α-四(4-羧基苯氧基)酞菁及其制备方法和在分子自组装领域的应用

说明书

技术领域

本发明涉及酞菁羧酸衍生物及其制备方法和应用。

背景技术

酞菁类化合物具有良好的光化学、光物理和电子学特性，是一种具有多种用途的有机化合物，可用于构造功能化的纳米结构，应用于新型分子器件。构造和调控分子功能纳米结构是实现纳米器件的第一步，也是构造分子器件的核心，用物理和化学的方法修饰酞菁环，调整其性能，可以得到可满足各种不同需要的功能材料。现有的β-四(4-羧基苯氧基)酞菁在石墨表面自组装时形成单层组装结构，仅是同层的分子间存在π键，共轭性低，成膜性差，在自组装时溶解性差。

发明内容

本发明是要解决现有的β-四(4-羧基苯氧基)酞菁在石墨表面自组装时共轭性低的技术问题，而提供α-四(4-羧基苯氧基)酞菁及其制备方法和在分子自组装领域的应用。

本发明的α-四(4-羧基苯氧基)酞菁的结构式如下：

上述的α-四(4-羧基苯氧基)酞菁的制备方法按以下步骤进行：一、按3-(4-甲酯基苯氧基)邻苯二甲腈与1，8-二氮杂二环[5，4，0]十一碳烯-7的摩尔比为1∶1～2，3-(4-甲酯基苯氧基)邻苯二甲腈与正戊醇的摩尔比为1∶40～50称取3-(4-甲酯基苯氧基)邻苯二甲腈、1，8-二氮杂二环[5，4，0]十一碳烯-7与正戊醇加入到具有回流装置的反应器中，在氮气保护下搅拌并加热至回流，保持回流24h～36h；二、减压蒸馏去除正戊醇，冷却至常温后，加入甲醇，搅拌均匀，静置12h～24h，然后过滤，得到的固相物甲醇洗涤，得到α-四(4-甲酯基苯氧基)酞菁粗产品；三、将步骤二得到的α-四(4-甲酯基苯氧基)酞菁粗产品提纯，得到α-四(4-甲酯基苯氧基)酞菁纯品；四、按水与甲醇的体积比为1∶2～2.5的比例分别称取水和甲醇，先向称取的水中加入氢氧化钠使溶液达到饱和，再将称取的甲醇加入，混合均匀，得到氢氧化钠甲醇水溶液；五、按α-四(4-甲酯基苯氧基)酞菁与氢氧化钠甲醇水溶液中的氢氧化钠的摩尔比为1∶4～6、α-四(4-甲酯基苯氧基)酞菁与盐酸的摩尔比为1∶4～6、α-四(4-甲酯基苯氧基)酞菁与四氢呋喃的摩尔比为1∶40～50称取步骤三得到的α-四(4-甲酯基苯氧基)酞菁纯品、步骤四得到的氢氧化钠甲醇水溶液、浓度为4mol/L的稀盐酸和四氢呋喃；六、将步骤五称取的α-四(4-甲酯基苯氧基)酞菁纯品和四氢呋喃加入到反应器中，待α-四(4-甲酯基苯氧基)酞菁纯品溶解后，再加入步骤五称取的氢氧化钠甲醇水溶液，升温至50℃～60℃保持18h～36h；七、减压蒸馏去除甲醇和四氢呋喃，然后向反应器中加入蒸馏水，其中蒸馏水的体积为反应器内液体体积的1～2倍，再将步骤五称取的稀盐酸加入到反应器中，析出沉淀，得到混合物；八、将步骤七得到的混合物抽滤，将得到的滤饼放在真空干燥箱中，在真空度为0.085MPa～0.095MPa、温度为40℃～50℃的条件下干燥4h～6h，得到α-四(4-羧基苯氧基)酞菁。

本发明的α-四(4-羧基苯氧基)酞菁在分子自组装领域的应用是将α-四(4-羧基苯氧基)酞菁用于分子自组装。

本发明的α-四(4-羧基苯氧基)酞菁具有对称的结构，在石墨表面自组装时形成双层组装结构，不仅在酞菁环内存在大的酞菁π共轭键，并且两层分子之间也存在π共轭键，共轭性增加，具有良好的化学稳定性和热稳定性。α-四(4-羧基苯氧基)酞菁在有机溶剂中具有良好的可溶性以及成膜性，可以作为本征的半导体用于有机场效应晶体管领域。

附图说明