[发明专利]嵌有吡咯单元的硼氮掺杂多环共轭芳烃及其合成方法

说明书

本发明目的在于，提供一种新型硼氮掺杂的多环芳烃的设计合成方法及其潜在应用，为获得更加高效的有机光电材料提供更多的方案。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：由吲哚或者吡咯衍生物为原料，由氮导向生成特定位置硼氮掺杂的大共轭多环芳烃及其衍生物，该类化合物的结构式为：，其中R₁是独立的，可以是烷烃，也可以是取代或非取代的芳基或者杂芳基。R₂，R₃，R₄，R₅，R₆，R₇，R₈，R₉，R₁₀是独立的，可以是取代或者非取代芳基，杂芳基，烷烃，环烷烃，烯烃，炔烃，也可以是氢或者单个取代的卤素原子X：F、Cl、Br、I。R₁₁，R₁₂，R₁₃，R₁₄，R₁₅是独立的，可以是取代或者非取代芳基，杂芳基，烷烃，环烷烃，烯烃，炔烃，可以是氢，烷基，醛基或者酮。Ar₁，Ar₄和Ar₅芳基分别为苯环、噻吩环、呋喃环、吡咯、吡啶、苯并噻吩、苯并呋喃、苯并吡咯、苯并吡啶、萘环、蒽环、非那烯、并四苯、芘、线性或者有角度的并五苯、并六苯、茚或芴。Ar₂和Ar₃芳基为苯环、取代苯环。

技术领域

本发明涉及硼氮掺杂大共轭多环芳烃的合成。通过市售吲哚、1-溴代萘等简单原料，经偶联反应、亲电硼化反应简单快速合成氮氢导向的硼氮掺杂大共轭多环芳烃，并测试了其对氟离子的响应。本发明具有反应路径较短，操作方法简单，反应条件温和等特点，该类化合物对氟离子响应灵敏且具有较高荧光量子产率，可以应用到氟离子传感器、有机光电材料领域当中。

背景技术

硼氮掺杂芳烃中N原子上的孤对电子和B原子上空的p轨道相互作用，硼原子可以成为良好的电子受体，三价的氮原子可以成为良好的电子供体，从而形成与碳碳键等电子结构的硼氮键，由于电负性差异，硼氮键具有极性，硼氮掺杂的化合物容易形成分子内的电荷转移，并且在多环芳烃的π共轭体系中通过硼原子上的空P轨道和π*轨道之间的P-π*作用，也可以调节多环共轭芳烃的电子排布，表现出特殊的光电物理性质，这种特点使得硼氮掺杂多环芳烃及其衍生物在有机光电等领域受到广泛关注。

在过去的20年间，由Willams and Kaim开创性研究的三价硼含有π共轭的材料取得了飞速地发展，(C.D.Entwistle，T.B.Marder，Boron chemistry lights the way：optical properties of molecular and polymeric systems，Angew.Chem.Int.Ed.2002，41，2927-2931)。硼氮掺杂多环芳烃类化合物的合成最早是在1958年，Dewar课题组首次报道了硼氮掺杂芳烃的合成，他们利用邻乙烯基苯胺与三氯化硼在过量三氯化铝催化下通过Friedel-Crafts反应合成第一个9，10-硼氮杂菲及其衍生物。1960年Dewar和White首次合成了单环的1，-氮杂硼衍生物。1962年，Dewar等人用脱硫的方法从硼氮取代的苯并噻唑得到了更多取代的1，2-氮杂硼。1963年White等人合成了1-H-2-苯基-1，2-氮杂硼，打开了硼氮化学的大门(M.J.S.Dewar，V.P.Kubba，R.Pettit，624.New heteroaromaticcompounds.Part I.9-Aza-10-boraphenanthrene，J.Chem.Soc.1958，3073-3076)。但是由于当时实验条件的限制，硼氮掺杂多环芳烃化合物的研究沉寂了几十年，直到2000年后才又有了新的进展，人们对该领域的研究形成热潮并延续至今。