[发明专利]一种硼氮有机小分子及其制备方法和应用

说明书

本发明属于传感器技术领域，涉及含三配位硼的共轭有机半导体材料，具体涉及一种硼氮有机小分子及其制备方法和应用，所述硼氮有机小分子由共轭结构和三芳基硼基单元构成，其结构为单边硼酸频哪醇酯或者双边硼酸频哪醇酯，基于此类含硼氮有机材料的结构可以应用与室温氨气传感器，作为小分子氨气敏感材料。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及含三配位硼的共轭有机半导体材料，具体涉及一种硼氮有机小分子及其制备方法和应用

背景技术

氨气广泛存在于日常生活活动、农业和工业生产中，它作为一种有害气体，一直以来受到广泛关注。传感器技术领域的迅猛发展与新型、高效材料体系的开发密不可分。其中，共轭有机材料以其柔性、可加工、质轻等优势吸引了科研工作者的注意和深入研究。

硼位于元素周期表的第二周期第IIIA族，它的原子半径小，电负性大，故容易以共价键形式形成分子。硼含有3个价层电子，4个价层轨道，所以会以sp²杂化形成近似平面三角形结构，且得到的三配位硼体系含有一个空p轨道，从而表现出缺电子性质。这种缺电性体系倾向于接受路易斯碱的进攻形成四配位硼。所以，硼氮键独特结构特性在有机太阳能电池、场效应晶体管、生物医用等领域具有广泛的应用前景。此外，它强极性和缺电性优点也在检测技术领域受到广泛关注。

与金属氧化物及其配合物相比，共轭有机小分子传感材料具有结构可塑性强、制备简单、成本低等优点。精确的结构有利于研究它们与探测气体之间的相互作用机理。虽然已经报道了很多有机传感材料构建块，比如二烷基四噻戊二烯、并五苯、苝酰亚胺、(Z)-2-(对甲苯胺)-3-羰基-4-(对甲苯胺)环丁基-1-烯酸酯及其衍生物，但这些作为传感材料的有机分子中的大多数仅仅基于苯环单元或亚胺基。

发明内容

为增加传感材料的多样性，促进高性能氨气传感器的发展，开发一种新型硼氮有机小分子，特别是以硼氮单元作为核心，通过连接推拉电子单元的材料作为传感器中的气敏材料在传感技术领域是一个空白，所以对其研究至关重要。

为了实现上述目的，本发明采取了如下的技术方案：

一种硼氮有机小分子，其选自以下分子结构通式M、N和L所示化合物中的任意一种：

其中，选自以下基团中的任意一种：

所述硼氮有机小分子的结构为单边硼酸频哪醇酯或者双边硼酸频哪醇酯；

式中，所述X₁为O、S、Se、Te中的任意一种；

所述R为H或者C₁～C₄₀的烷基直链或支链或烷氧链，R₁为H或者C₁～C₄₀的烷基直链或支链或烷氧链或卤素原子，R₂为H或者C₁～C₄₀的烷基直链或支链或烷氧链或氟代烷基链。

进一步的，所述硼氮有机小分子为

本发明还提供了上述硼氮有机小分子的制备方法，其部分反应式如下所示：

式中R为H或者C₁～C₄₀的烷基直链或支链或烷氧链，R₁为H或者C₁～C₄₀的烷基直链或支链或烷氧链或卤素原子，R₂为H或者C₁～C₄₀的烷基直链或支链或烷氧链或氟代烷基链；

具体的，所述结构式M的硼氮有机小分子由以下方法制备得到：