[发明专利]一类含有环戊二烯并噻喃的近红外染料及其制备方法

说明书

本发明属于有机光电材料技术领域，具体为一类含有环戊二烯并噻喃的近红外有机染料及其制备方法。本发明中含有环戊二烯并噻喃的近红外染料化学结构简单，是一类含有环戊二烯并噻喃结构单元的有机光电材料，它具有近红外吸收、低氧化电位以及良好电化学稳定性等优点，是一类性能优良的近红外有机染料。本发明中相关环戊二烯并噻喃类近红外有机染料的合成制备方法，由噻吩衍生物经一步扩环反应即可制得，具有步骤少、产率高、成本低等优点。

技术领域

本发明属于有机光电材料技术领域，具体涉及一类含有环戊二烯并噻喃的近红外有机染料及其制备方法。

背景技术

红外光最早由英国科学家赫谢尔于1800年前后发现，自此科学界便开启了对红外光及相关领域的探索。红外光作为一种电磁辐射，其波长范围大于可见光，小于微波。依据红外光的波长，红外光可分为近红外光、中红外光和远红外光。近红外有机染料是一类非常重要的功能性材料，由于它的吸收光谱覆盖部分近红外光区(700～2500nm)，因此是一类可以吸收近红外光的功能性染料。常见的近红外染料有菁类、共轭多烯类、金属配合物类、电子给体-电子受体类、偶氮类等等。近红外吸收染料可用作一次性写入式光存储材料、增感染料、激光防护吸收染料、电子照相红外吸收，以及作为其它染料的光稳剂等。由于红外光的波长较长，红外光光子所携带的能量也较弱，因此，为使化合物的吸收波长位于近红外光区，化合物电子的基态与激发态之间的能级差就不能太大。构建近红外吸收染料的重点即调控有机分子最高占有轨道和最低空轨道之间的能级差。然而，许多染料因为光稳定性、热稳定性、电化学稳定性及合成难度等自身性质上的缺陷，在具体应用中仍然有很大的局限性。

环戊二烯并噻喃结构单元含有10个π电子，满足休克尔4n+2规则，因此是一类具有芳香性的有机材料。由于环戊二烯并噻喃中存在分子内电荷转移作用，因此，它具有近红外吸收特性。这样在相当简单的分子结构中展现出近红外吸收的特性，极大简化了近红外有机染料的分子结构。在具有高效、简单、低成本合成方法的前提下，该类含有环戊二烯并噻喃的近红外有机染料具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一类具有氧化电位低、电化学稳定性好的含有环戊二烯并噻喃的近红外有机染料，以及具有步骤少、产率高、成本低等优势的该类材料制备方法。

本发明提供的是一类含有环戊二烯并噻喃结构单元的近红外有机染料，包括以下两种结构通式：

第一种：

式中，R₁～R₄为氢、烷烃基或芳烷基；为下列化学基团的一种：

其中，R₅～R₁₄为氢、烷烃基或芳烷基；

第二种：为下述之一：

式中，R₁～R₁₂为氢、烷烃基或芳烷基；为下列化学基团的一种：

其中，R₁₃～R₂₂为氢、烷烃基或芳烷基。

本发明还提供上述含有环戊二烯并噻喃的近红外有机染料的制备方法，由噻吩衍生物为原料，经一步扩环反应，制得含有环戊二烯并噻喃的近红外有机染料，其合成路线为下述之一种：

第1种：

第2种：

第3种：

第4种：