[发明专利]一种含有多取代基的杂环含硼芳香化合物及其合成方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及含硼多环芳香杂环有机化合物及其合成方法，合成方法涉及亲电取代、亲核取代、Stille偶联反应、金属化反应及催化反应等。

背景技术

近年来，将主族元素硼、硫、磷、硅、镓、锗、砷、硒、碲嵌入不同的有机化学结构中是合成有机π电子共轭材料的重要途径。在这些常用的主族元素中，含硼多环芳烃由于具有一个空的p轨道，更容易接受孤对电子，具有独特的光电物理性质，因此这类化合物的研究与发展受到了研究学者们的关注。有机光电材料对于外场的响应主要在于其有机分子的π电子的极化，因此增加或减少有机分子体系中的π电子的数量以及离域范围都会对分子的能级和光电物理性质产生重要的影响，而将杂原子掺杂到多环芳香烃中是调节多环芳香烃光电物理性质的一种非常有效的方法。将芳香共轭体系中的一个SP²杂化的碳原子置换成杂原子不仅可以改变多环芳香烃的物理性质，也可以有效的改变其化学性质。

2013年，Wang研究小组发展了一种运用光化学的方法合成了硼氮掺杂的多环芳香化合物(Lu,J.；Ko,S.；Walters,N.R.；Kang,Y.；Sauriol,F.；Wang,S.Angew.Chem.Int.Ed.2013,52,4544-4548)。同年，Feng和Zhang小组合成了一系列的硼氮掺杂的含噻吩的多环芳香化合物；更为重要的是他们还将此类化合物作为蓝光发光层组装了OLED器件(Wang,X.；Zhang,F.；Liu,J.；Tang,R.；Fu,Y.；Wu,D.；Xu,Q.；Zhuang,X.；He,G.；Feng,X.Org.Lett.2013,15,5714-5717)。2016年，Feng小组采用连续两次的亲电硼化反应合成了一系列的含有中间噻吩单元的硼氮掺杂的共轭芳烃(Wang,X.；Zhang,F.；Gao,J.；Fu,Y.；Zhao,W.；Tang,R.；Zhang,W.；Zhuang,X.；Feng,X.J.Org.Chem.2015,80,10127-10133)。北京大学的Pei小组近年来在含有噻吩单元的硼氮掺杂的光电材料研究上做出了杰出的工作。2013年，Pei小组合成了硼氮掺杂的含有噻吩环的多环芳香类化合物，并组装了首例的基于硼氮掺杂的多环芳香化合物的电子器件，器件的空穴迁移率可高达0.15cm²V^-1S^-1(Wang,X.；Lin,H.；Lei,T.；Yang,D.；Zhuang,F.；Wang,J.；Yuan S.；Pei,J.Angew.Chem.Int.Ed.2013,52,3117-3120)。对该化合物的噻吩上引入不同的烷基链，并系统的研究了不同的烷基链。研究发现不同的烷基链对其芳烃骨架的电子性质没有影响，但是对其的固态性质有很大的影响(Wang,X.；Zhuang,F.；Zhou,X.；Yang,D.；Wang,J.；Pei,J.J.Mater.Chem.C.2014,2,8152-8161.)。Pei小组还将多环芳烃其作为单体，进行聚合得到了聚合物，并将其聚合物组装了有机场效应晶体管的器件(Wang,X.；Zhuang,F.；Wang,J.；Pei,J.Chem.Commun.2015,51,17532-17535)。随后，Pei小组合成了包含有“超极苯”的硼氮掺杂多环芳香类化合物(Wang,X.；Zhuang,F.；Wang,R.；Wang,X.；Cao,X.；Wang,J.；Pei,J.J.Am.Chem.Soc.2014,136,3764-3767.)，用其组装的电子器件的空穴迁移率高达0.23cm²V^-1S^-1。2015年，Pei小组合成同时含有咔唑和噻吩的硼氮掺杂的共轭芳烃(Wang,X.；Yang,D.；Zhuang,F.；Liu,J.；Wang,J.；Pei,J.Chem.Eur.J.2015,21,8867-8873.)，并对其进行了后期的官能团化。