[发明专利]四氟四烷氧基苯并菲盘状液晶化合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种合成双溴四烷氧基联苯衍生物、并通过双溴四烷氧基联苯衍生物合成四氟四烷氧基苯并菲衍生物盘状液晶的新方法。该方法条件温和，操作简单，不需要贵金属作催化剂，合成路线简短，产率较高，合成成本低，环境友好，具有较高的实用价值。同时本发明公开了系列四氟四烷氧基苯并菲盘状液晶化合物的物理性质，该类化合物具有液晶性能，呈六方柱状液晶相，其液晶相温度范围宽，清亮点温度适中，可作为良好的液晶半导体材料。该类化合物π‑π堆积成的超分子柱状结构，可以作为电子和空穴传输途径，进而使得它能够获得较高的电荷载流子迁移速率，可以用作有机电子材料。

技术领域

本发明涉及一种双溴四烷氧基联苯和四氟四烷氧基苯并菲盘状液晶化合物及其制备方法。

背景技术

盘状液晶分子通常由柔性烷基侧链和刚性稠环芳香核组成。稠环芳香核之间存在π-π相互作用，从而导致它们堆积成柱状相，同时可以提供电子和空穴传输途径，进而使得盘状液晶材料能够获得相对较高的电荷载流子迁移率。通过在中心稠环芳香核外围设计有效的官能团，可以调节柱状相的稳定性和电子性质，使其运用更加广泛。主要运用于光电材料、发光器件、有机晶体管和光伏太阳能电池。而苯并菲分子为典型的盘状液晶分子，它及其衍生物已经被深入研究。同时含氟棒状液晶分子的研究已经非常广泛，进而学者对含氟盘状液晶分子的研究产生了兴趣，相继报道了各种新型含氟盘状液晶分子，相关研究表明，含氟原子的盘状液晶分子与不含氟原子的母体分子相比，引入氟原子后对盘状液晶分子的柱状相稳定性有一定的调节作用。而氟原子半径与氢原子半径相近，用它取代氢原子不会因为空间位阻对液晶相变产生影响。近年来，含氟液晶材料已经运用于液晶显示器，由于其独特的物理化学性质被学者极大地关注。基于以上我们设计了相关合成路线合成四氟四烷氧基苯并菲盘状液晶分子，具有优异的液晶性，期望它在光电材料、有机晶体管和光伏太阳能电池等方面能有很好的运用前景。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种合成双溴四烷氧基联苯的新型方法和四氟四烷氧基苯并菲盘状液晶材料：四氟四烷氧基苯并菲盘状液晶化合物在较宽的温度范围内呈现柱状液晶相，且表现出良好的半导体性质，有很大地运用前景。

本发明实现其第一个发明目的，所采用的技术方案是：以通式Ⅰ为原料三氯化铁氧化得到双溴四烷氧基联苯化合物（如通式Ⅱ）其中R = C_nH_2n+1，n = 1，2，3，4，5，6，8，10，12，14；

其步骤是：将1 mol通式Ⅰ中的化合物溶于适量二氯甲烷中，室温搅拌下，缓慢加入溶于适量二氯甲烷和硝基甲烷的2 mol三氯化铁，反应2小时后，用适量无水甲醇淬灭。二氯甲烷和蒸馏水萃取分液，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，减压蒸馏，用柱层析分离提纯，无水乙醇重结晶得到白色晶体。

与现有技术相比，本发明的通式Ⅱ为双溴联苯化合物的有益效果是：一、合成路线极其简短，实验操作简单，反应条件温和。二、产率较高，无需贵金属催化剂，合成成本低。

本发明实现其第二个发明目的，所采用的技术方案是：一种四氟四烷氧基苯并菲盘状液晶化合物（如通式Ⅲ,其中R = C_nH_2n+1，n = 3，4，5，6，8，10，12，14。）的制备方法，

其步骤是：将1 mol通式Ⅱ化合物于反应管中，氮气保护下，加入适量四氢呋喃使其充分溶解，将该溶液置入-78℃低温环境中冷却，搅拌条件下用注射器加入4 mol正丁基锂,从低温环境中取出反应管恢复至室温，然后40℃加热几小时,用注射器注入1.5 mol六氟苯,在60℃条件下反应12小时。用二氯甲烷和蒸馏水萃取分液，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，减压蒸馏得粗产品，柱层析分离提纯，用无水乙醇和乙酸乙酯重结晶得到白色晶体。

这种制备方法合成路线较短，而且产率相对较高、后续处理简单。合成的四氟四烷氧基苯并菲盘状液晶分子呈现六方柱状相堆积，有较宽的液晶范围。