[发明专利]苯并苝酰亚胺衍生物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于有机合成材料技术领域，具体涉及一种具有蓝光吸收性质的苯并苝酰亚胺衍生物及其制备方法与应用。

背景技术

苝酰亚胺是近20年热点研究的材料之一，广泛应用于有机半导体材料、有机光学材料、有机场效应晶体管、分子开关等多个前沿领域(J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 437-443; Adv. Mater. 2009, 21, 1573–1576; Angew. Chem. 2008,120,935-937;Adv.Func.Mater.,2005,15,1617-1622)。苝酰亚胺的结构具有以下特点：1）具有较大平面的大π共轭体系；2）结构稳定性好，能耐高温高压。在苝酰亚胺结构的基础上，在其Bay区并上一个吸电子的芳香环，可以大大改进其光学和电学方面的性质；其次，在酰亚胺的位置引进不同的亚胺，可进一步改进其各方面的性质，合成功能多样的苯并苝酰亚胺材料。

尽管国内外关于苯并苝酰亚胺的合成有过报道(J. Phys. Chem. A 2012,116,15031509; Chem. Eur. J. 2012,18,13188–13194)，但是并没有全面地概括含有不同取代基的衍生物的合成路线，更重要的是，该系列化合物对于蓝光辐射吸收的价值也一直没有被开发应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种苯并苝酰亚胺衍生物及其制备方法与应用，该苯并苝酰亚胺衍生物具有较强的蓝光吸收能力，利用此性质可将其应用于日常防高能短波辐射领域，如手机屏幕防蓝光镀膜、眼镜片防蓝光镀膜以及纸张防蓝光上色等。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种苯并苝酰亚胺衍生物的结构式为：

（Ⅰ）或（Ⅱ）；

其中，R、R₁、R₂分别独立选自H、C₁-C₆烷基、烷氧基硅烷基、三甲氧基硅烷基、吡啶基、取代或未取代的苯基；

所述苯基上的取代基包括甲基、乙基、丙基、异丙基。

所述苯并苝酰亚胺衍生物的合成路线如下所示：

其中，化合物Ⅰ的制备方法具体包括以下步骤：

1）N-R基-3,4,9,10-苝四羧酸-3,4-酸酐-9,10-酰亚胺的合成：在圆底烧瓶中加入3,4,9,10-苝四甲酸二酐（1）、氨基化合物和有机溶剂，混合均匀后在惰性气体保护下于120~130℃反应20~48h，冷却至室温后，将反应液倒入水或乙醇与盐酸的混合溶液中，抽滤，所得固体用水洗涤2次，之后用饱和NaHCO₃溶液洗涤2次，再用水洗至中性，在真空干燥箱中85℃烘干后用硅胶柱色谱分离纯化，以甲醇-二氯甲烷为洗脱剂，得到红色固体，即为N-R基-3,4,9,10-苝四羧酸-3,4-酸酐-9,10-酰亚胺（2）；

2）N-R基-N-R₁基-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺的合成：在圆底烧瓶中加入步骤1）得到的N-R基-3,4,9,10-苝四羧酸-3,4-酸酐-9,10-酰亚胺（2）、氨基化合物和有机溶剂，混合均匀后在惰性气体保护下于120~130℃反应20~48h，冷却至室温后，将反应液倒入水或乙醇与盐酸的混合溶液中，抽滤，所得固体用水洗涤2次，之后用饱和NaHCO₃溶液洗涤2次，再用水洗至中性，在真空干燥箱中85℃烘干后用硅胶柱色谱分离纯化，以石油醚-二氯甲烷为洗脱剂，得到红色固体，即为N-R基-N-R₁基-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺（3）；

3）N-R基-N-R₁基-1,2,4,5,10,11-苯并苝六羧酸-1,2-酐-4,5,10,11-二酰亚胺的合成：在圆底烧瓶中加入步骤2）得到的N-R基-N-R₁基-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺（3）、四氯对苯醌和马来酸酐，于140~150℃反应3~7天；稍冷后，将反应混合物分散在丙酮中，搅拌5~10min后再倾入稀盐酸中，室温下搅拌24h，抽滤，所得固体用水洗涤2次，之后用饱和NaHCO₃溶液洗涤2次，再用水洗至中性，在真空干燥箱中85℃烘干后用硅胶柱色谱分离纯化，以甲醇-二氯甲烷为洗脱剂，得到黄色固体，即为N-R基-N-R₁基-1,2,4,5,10,11-苯并苝六羧酸-1,2-酐-4,5,10,11-二酰亚胺（化合物Ⅰ）。