[发明专利]一种四叔丁基氟镓酞菁超分子纳米导线的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可自组装成导电超分子的金属酞菁的合成方法，具体涉及一种外围带有四个取代基的四叔丁基氟镓酞菁的制备方法，该金属酞菁可自组装成具有导电性能的超分子纳米导线。 

背景技术

酞菁是一种具有18个π电子共轭的平面大环化合物，由四个异吲哚啉单元通过氮原子连接而成，其环内空腔中的两个氢原子可被70多种金属原子取代，形成金属酞菁。酞菁环外围取代基的改变能够调节其物理和化学性能，另外酞菁对热和环境有良好的稳定性。酞菁高度的电子共轭结构使其具有特殊的光电性质，可应用于光开关、发光材料、光存储材料、非线性光学材料、导电材料、太阳能电池和光动力治疗等领域。 

酞菁可通过π-π堆积排列形成组装体，组装体中垂直方向的π轨道重叠使得电子进一步离域，产生良好的导电性能。但是大多数酞菁的π-π堆积都是无序的，使其不能得到理想的导电性能。为了得到有序排列的共轭组装结构，可通过以下几种方法来达到：（1）分子晶体的堆积；（2）共价键连接(M–O–M (M = Si, Ge, Sn)；（3）金属和配体的配位键连接；（4）氢键连接；（5）液晶中间相。相比于其他方法，运用配位键连接的方法可通过溶液加工的方式得到高分子量的超分子半导体。有文献报道了四叔丁基氟铝酞菁（ttbPcAlF）的制备和自组装行为（参见Wei Zhang, Kenji Ochi, Michiya Fujiki, Masanobu Naito, Masaaki Ishikawa, Kei-ichi Kaneto, Wataru Takashima, Akinori Saeki, Shu Seki. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 3941–3947.）。酞菁外围连接的四个叔丁基基团大大提高了其溶解性，使其运用溶液加工的方法，通过Al-F间的配位键互相连接得到了二维有序的超分子结构，该超分子具有较高的空穴迁移率（0.3 cm²·V^-1·s^-1）。 

作为和铝同一族的镓金属，原子半径大于铝原子且Ga-F间也可形成配位键。而具有较好溶解性的氟镓酞菁还没有报道过，其自组装成超分子后的导电性能还未知。 

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种可自组装成超分子纳米导线的氟镓酞菁的制备方法，通过溶液加工的方法自组装成超分子纳米导线。 

样处理厂的告知系统为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现： 

一种四叔丁基氟镓酞菁超分子纳米导线的制备方法，包括以下步骤：

    步骤1）将4-叔丁基邻苯二腈和三氯化镓置于喹啉溶液中，在氩气保护下，235 ^oC条件下回流反应3小时以上，制备得到第一个中间体四叔丁基氯镓酞菁ttbPcGaCl；

    步骤2）将ttbPcGaCl置于吡啶和氨水的混合溶液中，在氩气保护下，45 ^oC条件反应7小时以上，制备得到第二个中间体四叔丁基羟基镓酞菁ttbPcGaOH；

步骤3）将ttbPcGaOH置于氢氟酸溶液中，在90 ^oC条件下回流反应5小时以上，制备得到带有镓氟键的四叔丁基氟镓酞菁ttbPcGaF。

步骤4）将ttbPcGaF溶于1,2-二氯乙烷溶液中进行自组装2小时以上，制备得到四叔丁基氟镓酞菁超分子纳米导线。 

进一步的，步骤1）中所述的4-叔丁基邻苯二腈和三氯化镓的摩尔比为4:1。 

本发明的有益效果是： 

本发明首次将叔丁基引入到氟镓酞菁中，增强其溶解性能，提高了加工性能，酞菁环周围四个大位阻基团叔丁基的存在避免了超分子导线间的缠绕，通过溶液加工的方法得到一维有序排列的超分子纳米导线，其具有良好的导电性能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。 

附图说明

图1为四叔丁基氟镓酞菁ttbPcGaF的合成及超分子纳米导线制备示意图； 

图2为实例一中制备的ttbPcGaF的大分子质谱图；

图3为实例一中制备的ttbPcGaF在溶液下的紫外可见吸收谱图；

图4为实例一中制备的ttbPcGaF在固相状态下的紫外可见吸收谱图；