[发明专利]二氮杂[6]螺烯化合物及其合成方法和在有机发光二极管中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一类基于咔唑和喹啉的二氮杂[6]螺烯化合物及其合成方法和应用，具体涉及利用光催化闭环反应方法制备氮杂[6]螺烯化合物及其在有机发光二极管中的应用。

背景技术

螺烯是一类由多个芳香环彼此以邻位稠合方式而形成的具有螺旋结构的并多环芳香化合物。螺烯分子中存在非平面的分子结构。咔唑是一个著名的蓝光发色基团；结构上的NH可被功能性的基团取代。将咔唑基团引入到螺烯分子，有利于获得蓝色发光材料。螺烯类化合物因其独特的结构和特殊的物理和化学性质被广泛应用于有机电致发光、有机场效应管、不对称催化、有机二阶非线性、手性液晶以及生物医药等领域。

近年来，人们利用光催化闭环反应方法合成了一些螺烯化合物。然而，很多螺烯化合物的合成所需时间长、产率低；并且随着共轭体系的增加，具有刚性结构的螺烯分子间的相互作用力增强，导致溶解性变差，有关报道参见L.Liu,et al.J.Org.Chem.1991,56,3769.；F.B.Mallory,et al.J.Am.Chem.Soc.1997,119,2119。另外，缺少引入功能团的活性位点也是合成螺烯衍生物过程中一个非常严重的问题(参见A.Rajca,et al.J.Org.Chem.2009,74,7504.)。通过光催化闭环反应合成二氮杂[6]螺烯化合物由于产率高、反应时间短以及易于分离产物而具有较强的推广使用价值。光催化闭环反应所使用的前驱体也具有合成步骤简单且产率较高的特点。涉及的二氮杂[6]螺烯化合物在活性位点通过引入合适的基团，不仅可以有效改善有机分子的溶解性而且可以调控材料的物化性能。以廉价的咔唑和喹啉为起始反应原料，通过光催化闭环反应，我们可以制备一类具有优良性能的二氮杂[6]螺烯化合物并将其作为发光材料应用于有机发光二极管。目前尚未见此类螺烯化合物及其合成和应用方面的任何报道。

发明内容

本发明旨在提供一类基于咔唑和喹啉的二氮杂[6]螺烯化合物及其合成方法和应用。

本发明通过以下技术方案实现：

1、基于咔唑和喹啉的二氮杂[6]螺烯化合物

本发明的一类基于咔唑和喹啉的二氮杂[6]螺烯化合物，结构通式Ⅰ如下：

其中，取代基R₁-R₁₂各自独立的为H，C₁-C₆的烷基，卤素或含C、N、O、S原子的芳香环或芳香杂环。

根据本发明优选的，取代基R₁-R₁₂各自独立的为C₁-C₆的烷基、Cl、Br、苯或吡啶。

进一步优选的R₃为C₁-C₆的烷基、Cl、Br、苯或吡啶；R₁₂为烷基；R₁、R₂、R₄-R₁₁为H。

更为优选的，上述通式Ⅰ化合物是下列之一：

7-己基-二氮杂[6]螺烯Ⅰ(a)

11-溴-7-己基-二氮杂[6]螺烯Ⅰ(b)

11-二(三甲苯基)硼基-7-己基-二氮杂[6]螺烯Ⅰ(c)

11-吡啶-7-己基-二氮杂[6]螺烯Ⅰ(d)

2、基于咔唑和喹啉的二氮杂[6]螺烯化合物(Ⅰ)的合成方法

本发明的一类基于咔唑和喹啉的二氮杂[6]螺烯的合成方法，以反-9-己基-3-(2-喹啉-乙烯基)咔唑衍生物为原料，通过光催化闭环反应制备而得。

化学反应式如下：

试剂与条件:苯；I₂:碘；:环氧丙烷；hv:紫外光。

其中取代基R₁-R₁₂如结构通式Ⅰ中所述。

本发明的基于咔唑和喹啉的二氮杂[6]螺烯化合物合成方法，包括如下步骤：

(1)将有机溶剂用蒸馏法纯化，在惰性气氛下保存待用；

(2)将反-9-己基-3-(2-喹啉-乙烯基)咔唑和化学计量比的碘加入到步骤(1)纯化的有机溶剂中，边溶解边搅拌，完全溶解后使溶液中溶质的浓度均为0.001-0.1摩尔/升，通惰性气体30-60分钟；