[发明专利]一种三苯胺-氟化硼络合二甲基吡咯甲川衍生物有机染料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种三苯胺取代的氟化硼络合二吡咯甲川(BODIPY)衍生物荧光染料及其制备方法，该类衍生物可广泛应用于生命科学、分析化学、环境能源科学等领域,尤其可作为近红外荧光染料和有机太阳能电池材料。

背景技术：

氟化硼络合二吡咯甲川(BODIPY)具有较高的光稳定性和较强的光谱吸收，并且不易受到溶剂极性和酸碱性的影响，是目前受到广泛重视的一类新型荧光染料。不同取代基及不同位置取代会直接影响该类染料的光电性能，在BODIPY母体结构上引入羟基、磺酸基、羧基等活性基团会改变BODIPY母体的反应活性，提高应用价值。所以合成这些具有特定活性基团的衍生物是这类荧光染料在生命科学、分析化学及环境能源等领域进一步应用的基础。

据文献报道，近几年人们对BODIPY母体不同位点上取代以及衍生物分子空间结构对其光电性能的影响比较关注，但要实际应用还有相当长的路要走。首先要解决的就是BODIPY类染料合成产率低的问题，这是由于吡咯环存在着自身聚合和酸催化分解等问题，当引入某些官能团时，反应条件的控制、后处理过程的简化就显得非常关键。

本发明设计合成了一种具有新颖结构的BODIPY衍生物，并对其合成方法进行优化，提高了BODIPY类染料合成产率，有效改善了BODIPY类染料的性能。

发明内容：

本发明的目的是提供一种三苯胺-氟化硼二吡咯甲川衍生物有机染料，其具有新颖的分子结构、高稳定性及良好的光电性能。

本发明的另一个目的是提供该类三苯胺-氟化硼络合二吡咯甲川衍生物有机染料的制备方法，该方法反应条件温和，产物纯化简单，产率高，并且具有普适性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种三苯胺-氟化硼络合二吡咯甲川衍生物有机染料，具有通式I的化学结构：

其中，

其中，n为1-30的自然数。

一种三苯胺-氟化硼络合二吡咯甲川衍生物有机染料的制备方法，包括以下步骤：

(1)卤代三苯胺与POCl₃和二甲基甲酰胺反应，通过控制POCl₃和二甲基甲酰胺的比例，分别得到中间体1和2，其结构式为：

(2)中间体1、2分别与吡咯在催化剂的催化下进行反应，得到中间体3、4，其结构式为：

(3)中间体3、4通过氧化剂氧化，再与三氟化硼-乙醚反应，得到目标分子染料Ⅱ、Ⅲ，其结构式为：

(4)目标分子Ⅱ、Ⅲ与2-辛基-5-(三丁基锡基)噻吩反应得到目标分子染料Ⅳ、Ⅴ，其结构式为：

作为上述技术方案的优选，步骤(2)、步骤(3)和步骤(4)中，所述反应的反应介质为二甲基甲酰胺、乙醇、二氯甲烷、乙醚、石油醚、乙酸乙酯的一种或几种混合。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述催化剂为InCl₃、三氟乙酸、Pd(PPh₃)₂Cl₂，Pd(PPh₃)₄的任意一种。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述氧化剂为四氯苯醌(TCQ)或2,3-二氯-5,6-二氰对苯醌(DDQ)。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，合成中间体1的反应中，POCl₃和二甲基甲酰胺的摩尔比为1:1-1:2。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，合成中间体2的反应中，POCl₃和二甲基甲酰胺的摩尔比为1:2-1:10。

作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述反应的反应温度为50-120℃，反应时间为8-48h。

本发明所涉及的一种三苯胺-氟化硼络合二吡咯甲川衍生物的制备可以用下面的化学反应式来表示：

其中，

其中，n为1-30的自然数。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的合成方法制得的BODIPY类染料的综合产率更高，反应条件更易控制；