[发明专利]呋喃稠合硼氮杂二氢芘及其合成方法

说明书

本发明目的在于，提供一种呋喃稠合硼氮杂二氢芘多环芳烃分子的设计及合成方法，为获得更加高效的有机光电材料提供更多的方案。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一类由3，6‑二(呋喃‑3‑基)苯‑1，2‑二胺为原料，由氮导向生成特定位置的呋喃稠合硼氮杂二氢芘大共轭多环芳烃及其衍生物，该类化合物的结构式为：其中R是独立的，可以是烷烃，也可以是取代或非取代的芳基或者杂芳基。R₁，R₂是独立的，可以是取代或者非取代芳基，杂芳基，烷烃，环烷烃，烯烃，炔烃，也可以是氢或者单个取代的卤素原子X：F、Cl、Br、I。Ar芳基分别为苯环、噻吩环、呋喃环、吡咯、吡啶、苯并噻吩、苯并呋喃、苯并吡咯、苯并吡啶、萘环、蒽环、非那烯、并四苯、芘、线性或者有角度的并五苯、并六苯、茚或芴。

技术领域

本发明涉及呋喃稠合硼氮杂二氢芘及其合成方法及其合成方法，以商业可购买的3，6-二溴苯-1，2-二胺为原料，通过Suzuki偶联反应、路易斯碱导向的亲电硼环化反应，Suzuki偶联反应可以得到呋喃稠合硼氮杂二氢芘及其衍生物。本合成方法具有操作简单，反应条件温和，反应路径短等特点。

背景技术

多环芳烃(PAH)由于其独特的电子性质和超分子性能而引起人们的广泛关注，使其成为有机半导体器件(如有机场效应晶体管(OFET_s)、有机光伏器件(OPV_s)以及有机发光二极管(OLED_s))的候选者。

由于硼原子的最外层有三个价电子，氮原子的最外层有五个价电子，而碳原子的最外层有四个价电子，所以硼氮杂苯是苯环的等电子体和等结构体。用等电子的硼氮键键代替多环芳烃中的碳碳键是开发新型芳香族化合物的重要方式，因为它能在保持相同共轭骨架的同时显著改变光学和电子性质。正偶极硼氮键被认为是中性状态下的两性π键，它取代了零偶极碳碳键，在氧化过程中产生稳定的自由基阳离子。

在过去的20年间，由Willams and Kaim开创性研究的三价硼含有π共轭的材料取得了飞速地发展，三价硼具有一个空的P轨道，使其具有独特的电子和空间特性(C.D.Entwistle，T.B.Marder，Boron chemistry lights the way：optical propertiesof molecular and polymeric systems，Angew.Chem.Int.Ed.2002，41，2927-2931)。在π共轭体系中通过空的P轨道和π＊轨道之间的P-π＊作用，硼原子可以成为良好的电子受体，从而调节多环共轭芳烃的光电性质。相比硼原子来说三价的氮原子是碳原子的等电子体，由于存在孤对电子对，三价的氮原子可以成为良好的电子供体。当三价的氮原子和硼原子共存的时候会发生分子内强烈的电荷转移，调节分子的光电物理性质。因此其能应用于广泛的领域，比如非线性的光学器件，有机发光二极管。

1958年，Dewar小组首次合成了硼氮取代的萘化合物。1960年Dewar和White首次合成了单环的1，-氮杂硼衍生物。1962年，Dewar等人用脱硫的方法从硼氮取代的苯并噻唑得到了更多取代的1，2-氮杂硼。1963年White等人合成了1-H-2-苯基-1，2-氮杂硼，打开了硼氮化学的大门(M.J.S.Dewar，V.P.Kubba，R.Pettit，624.New heteroaromaticcompounds.Part I.9-Aza-10-boraphenanthrene.J.Chem.Soc.1958，3073-3076)。

由于合成方法，检测手段以及人们对此类化合物认识的局限性，对硼氮掺杂多环芳香烃化合物的研究沉寂了40多年左右。直到2000年以后，随着科技的进步，简便合成方法的发明以及科学家们在研究过程中发现硼氮掺杂可以有效的调节方向体系的光电物理性质，硼氮掺杂的多环共轭芳烃再次引起了人们的研究兴趣。