[发明专利]苯并菲类盘状液晶二聚体及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种苯并菲类盘状液晶二聚体及其合成方法，具体是通过合成一种具有单功能性基团的苯并菲类单体作为原料合成苯并菲类盘状液晶二聚体的制备方法。本发明属于液晶材料及电荷传输材料领域。

背景技术

1888年奥地利植物学家莱尼茨尔（F.Reinitzer）在研究胆甾醇苯甲酸酯时首次观察到了液晶现象，1989年德国科学家莱曼（Otto Lehmann）将这种处于液体和晶体之间的中间状态的物质命名为“液晶”。研究表明，液晶态是介于晶态和液态之间的一种热力学稳定的相态，它既具有液态的流动性，又保持了晶态的有序性。

1954年，法国物理学家德然纳（de Gennes）预言了盘状分子中液晶相的存在。1977年，印度科学家Chandrasehkar在对均六苯酯的研究中首次发现了盘状分子的液晶相，并对“盘状液晶”做了最为清晰的论述。盘状液晶分子通常包括两个基本组成部分：刚性的具有平面或近平面的芳香族中心核和外面围绕着的柔性脂肪侧链，中心硬核周围柔性脂肪链可通过醚、硫醚、酯、苯甲酸酯、炔基等形式与其相连。这种独特的结构，使盘状分子在液晶相时能通过分子自组装形成柱状相，并因为盘状分子自身的π－电子堆叠而具有卓越的一维载流子传输性能。

苯并菲于1907年由Mannich等人首次报道合成，1978年作为盘状液晶材料是首次被提出。1994年D.Haarer在Nature上发表了一篇关于盘状液晶光电导性能的文章，首次报道了六烷硫基苯并菲（HTT6）的光电导性能，这篇文章同时也点燃了对盘状液晶光电导性能研究的热情。其后，由于其成本低廉、提纯简单、拥有丰富的结构变化和较多的相态，易于在电极间自发有序排列，并且具有良好的热学稳定性和优秀的电荷传输性能以及巨大的应用潜力，苯并菲一直是液晶半导体研究的热点领域。

当前，获得更多的具有优秀性能的苯并菲盘状液晶材料以及其简便高效的制备方法，已经成为该领域的发展的迫切需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有丁氧基侧链和柔性桥接链的苯并菲类二聚体及其合成方法，这种物质可以用作有机场效应管、有机发光二极管、太阳能电池等光电器件的电荷传输材料。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种苯并菲类盘状液晶二聚体，为含有丁氧基侧链及柔性桥接链的苯并菲衍生物，该苯并菲盘状液晶二聚体的结构式如下：

其中，n=,4,5,6,7,8,9,10,11,12，即n=4-12；

或者

其中，m=4

上述苯并菲类盘状液晶二聚体的合成方法，包括如下步骤：

（1）化合物1（1,2-二丁氧基苯）的合成

在机械搅拌下，在邻苯二酚中加入无水碳酸钾，然后在氮气保护下依次加入无水乙醇和丙酮，搅拌均匀后，加入溴代正丁烷，升温至60℃冷凝回流；薄板色谱监控反应进程，至反应完全，抽滤取滤液，旋蒸溶剂，将所得液体减压精馏，得无色透明液体（化合物1）；

（2）化合物2（2,3,6,7,10,11-六丁氧基苯并菲）的合成

在搅拌下，在步骤（1）得到的无色透明液体（化合物1）中加入除水的二氯甲烷，然后在氮气保护下，搅拌，加入无水三氯化铁，室温下继续反应；将反应液全部倒入冰甲醇中，抽滤，用乙醇多次冲洗，得到滤饼；在搅拌下，在氮气保护下，在上述滤饼中依次加入溴代正丁烷、无水碳酸钾和丙酮，升温至60℃回流；反应完全后，待反应液冷却至室温，抽滤取滤液，旋蒸得浅黄色固体，真空烘箱完全干燥后，用乙醇重结晶，得浅黄色固体（化合物2）；

（3）化合物3（2-羟基-3，6，7，10,11-五丁氧基苯并菲）的合成

在搅拌下，在邻苯二酚中加入除水的二氯甲烷，然后在氮气保护下，在冰盐浴、搅拌条件下，用注射器通过恒压滴管注入三溴化硼，加完后20-40min撤去冰盐浴，室温继续反应；减压蒸馏，得白色针状晶体B-溴代邻苯二酚，将其配成0.5M的二氯甲烷溶液备用；

在步骤（2）得到的浅黄色固体（化合物2）中加入除水的二氯甲烷，然后在氮气保护下，在室温、搅拌条件下，用注射器通过恒压滴管注入B-溴代邻苯二酚的二氯甲烷溶液，升温至40℃冷凝回流；反应后，待反应液冷却至室温，将反应液倒入冰水中，用二氯甲烷多次萃取后，无水硫酸钠干燥过夜，将混合溶液抽滤取滤液，旋蒸除去溶剂，采用柱层析提纯，乙醇重结晶得到白色固体（化合物3）；

（4）化合物4（柔性链桥接的苯并菲醚类二聚体）的合成。