[发明专利]一种富勒烯‑二萘嵌苯功能分子及其制备方法

摘要

一种富勒烯‑二萘嵌苯功能分子及其制备方法，涉及功能有机分子设计与合成技术领域。其结构通式中，两个相同结构的富勒烯吡咯环化合物通过刚性的联苯胺结构对称地连接在二萘嵌苯二酸酐的两个酸酐上，联苯胺是在富勒烯吡咯环结构的轴向位置，从而形成一个刚性的线型分子。首先将联苯胺的一个氨基用Boc保护起来，生成Boc保护的联苯胺，然后与溴乙酸烷基酯反应，再与C60及乙醛酸烷基酯通过Prato反应合成Boc保护的富勒烯N‑杂五元环化合物，接着脱除Boc保护基生成含有氨基活性基的富勒烯N‑杂五元环化合物，最后与二萘嵌苯二酸酐通过酰胺化反应合成制得。该功能分子可应用于有机太阳能电池、光动力学疗法以及摩擦学领域。

主权项

一种富勒烯‑二萘嵌苯功能分子的制备方法，其特征在于：制备路线为：式中R选自碳原子数为1～12的烷基；式中X为H、Cl、Br、‑NR1R2、‑OR1或SR1，其中R1选自取代的芳基或杂环芳基、碳原子数为2～12的烷基，R2为H或碳原子数为2～12的烷基，且当R1选自取代的芳基或杂环芳基时，R2为H；式中Y为H、Cl、Br、‑NR3R4、‑OR3或SR3，其中R3选自取代的芳基或杂环芳基、碳原子数为2～12的烷基，R4为H或碳原子数为2～12的烷基，且当R3选自取代的芳基或杂环芳基时，R4为H；式中X、Y不同时选自H、Cl、Br原子；制备方法依次包括如下步骤：步骤①：联苯胺与二碳酸二叔丁酯即Boc2O发生取代反应制备具有单边Boc保护基的化合物1，联苯胺与二碳酸二叔丁酯的摩尔比为0.8～1.2∶0.8～1.2，反应温度为室温，反应时间为12～36h；步骤②：化合物1在无水碳酸钾的催化作用下与溴乙酸烷基酯即BrCH2CO2R发生取代反应制备化合物2，化合物1、无水碳酸钾与溴乙酸烷基酯的摩尔比为0.8～1.2∶1.2～2.0∶0.8～1.2，反应温度为室温，反应时间为10～24h；步骤③：化合物2、富勒烯即C60与乙醛酸烷基酯即HCOCO2R发生Prato反应制备化合物3，化合物2、富勒烯与乙醛酸烷基酯的摩尔比为1.8～2.2∶0.8～1.2∶1.6～12，反应温度为140～160℃，反应时间为0.5～5h；步骤④：化合物3在氯仿‑三氟乙酸溶剂体系中脱除Boc保护基制备化合物4，反应温度为室温，反应时间为0.5～5h；步骤⑤：化合物4在咪唑催化下与化合物5发生酰胺化反应制备目标产物P即富勒烯‑二萘嵌苯功能分子，化合物4、化合物5与咪唑的摩尔比为2.8～3.2∶1∶10～15，反应温度为70～90℃，反应时间为3～7天。