[发明专利]一种基于9-苯基-咔唑的噻吩类衍生物及其制备与应用

说明书

本发明提供一种式（I）所示基于9‑苯基‑咔唑的噻吩类衍生物及其制备与应用。所述基于9‑苯基‑咔唑的噻吩类衍生物是以噻吩为外围基团，9‑苯基‑咔唑为中心核，相比于噻吩单体表现出更大的共轭长度，大大降低了噻吩的氧化还原电位，因此通过电化学聚合获得了相应的聚合物薄膜，其在不同电压下能够实现亮黄色到蓝色的可逆颜色变化，表现出良好的电致变色性能，在电子标签、电子纸领域表现出巨大的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于9-苯基-咔唑的噻吩类衍生物及其制备方法，以及其在制备电致变色材料中的应用。

背景技术

电致变色是指某些材料在外加电场下通过氧化还原反应可逆地改变其颜色及其光学特性的现象，已在智能窗，汽车后视镜等领域得到应用。导电聚合物材料因其变色范围广，光学对比度高，响应速度快，能带可控等在电致变色领域受到广泛的关注。噻吩为一种五元杂环结构，聚噻吩类导电聚合物具有合成简便，原料便宜等特点，并且由于其在掺杂和脱掺杂时具有良好的环境稳定性和热稳定性，而成为研究最多的电致变色材料体系。

单纯聚噻吩电致变色性能的研究比较少，是由于单纯聚噻吩的电化学聚合电位比较高，故使其变色所需的驱动电压比较高。通过对其结构进行修饰，增加其共轭长度，可以增大其电子离域程度，从而降低了噻吩衍生物的聚合电位。本发明所述的基于9-苯基-咔唑的噻吩类衍生物，以噻吩为外围基团， 9-苯基-咔唑为中心核，相比于噻吩单体表现出更大的共轭长度，大大降低了噻吩的氧化还原电位，因此通过电化学聚合获得了相应的聚合物薄膜，其在不同电压下可实现多种颜色变化，在电子标签、电子纸领域表现出巨大的应用前景。

发明内容

本发明目的是提供一种基于9-苯基-咔唑的噻吩类衍生物及其制备方法，以及其在制备电致变色材料中的应用。

本发明的技术方案如下：

一种基于9-苯基-咔唑的噻吩类衍生物，其结构式如下式（I）所示：

（I）。

本发明还涉及制备权利要求1所述基于9-苯基-咔唑的噻吩类衍生物的方法，包括如下步骤：

（1）结构如式（II）所示的9-（4-溴苯基）-咔唑（TBTCB-Br）与N-溴代丁二酰亚胺（NBS）进行溴化反应，得到结构如式（III）所示的化合物TBTCB-3Br；

（II） （III）；

（2）式（III）所示的TBTCB-3Br与式（IV）所示的2-三丁基甲锡烷基二联噻吩经stille偶联反应，制得式（I）所示的TBTCB-3T，即所述基于9-苯基-咔唑的噻吩类衍生物；

（IV）。

具体的，所述步骤（1）方法如下：将9-（4-溴苯基）-咔唑、N-溴代丁二酰亚胺和N,N-二甲基甲酰胺依次加入到单口圆底烧瓶中，冰水混合浴搅拌反应6~8个小时，反应液经分离纯化得到化合物TBTCB-3Br。

优选的，所述9-（4-溴苯基）-咔唑和N-溴代丁二酰亚胺的投料摩尔比为1：9~10；所述反应溶剂N, N-二甲基甲酰胺的加入体积以9-（4-溴苯基）-咔唑的质量计为20~30 mL/g；

优选的，所述分离纯化方法如下：反应结束后，将反应液倒入去离子水中，用二氯甲烷萃取3~5次，取萃取液浓缩、干燥，用粗硅胶（即粗孔硅胶，又叫C型硅胶，是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，其化学分子式为mSiO₂·nH₂O。）拌样、进行柱层析纯化，以细硅胶（即细孔硅胶，为无色或微黄色透明状玻璃体，基本质量参数如下：平均孔距 2.0~3.0MM ，比表面 650~800 ㎡/g，孔容0.35~0.4ml/g，比热0.92KJ/kg.℃，导热系数0.63KJ/m·hr.℃）为固定相，以体积比为1：4~5的二氯甲烷和石油醚为流动相，收集含目标化合物的洗脱液，旋蒸除去溶剂并进行干燥，得到所述化合物TBTCB-3Br。