[发明专利]双吡啶基苯并咪唑类化合物及合成方法

说明书

技术领域

本发明属于有机发光材料技术领域，具体涉及一种双吡啶基苯并咪唑类化合物及合成方法。

背景技术

苯并咪唑类化合物具有广泛的生物活性，在高性能复合材料、电子化学品、金属防腐蚀、感光材料、生物、医药等领域具有广泛的应用，尤其是它具有良好的荧光量子效率和电学性质，已经在电子传输材料、荧光示踪剂、非线性光学材料、荧光增白剂、多功能发光材料领域显示出独特的性能。当前，人们已经发现了一些具有优良电致发光性能的绿光和红光材料，但是性能优良的蓝光材料一直非常缺乏。这是因为蓝色发光材料具有很宽的带隙，妨碍了阴极电子的注入，而蓝光材料的缺乏在某种意义上已经制约了有机全色显示的发展。因此，探索合成新型的具有优良性能和稳定性的蓝光材料一直是国内外学者研究的热点领域。

当前对2-取代的苯并咪唑类衍生物的研究是比较广泛的，然而对于双苯并咪唑类化合物的研究是相对较少的，为了丰富双苯并咪唑类化合物的研究内容和应用，本发明合成了一系列具有稳定蓝光发射性能的双吡啶基苯并咪唑类化合物。吡啶基苯并咪唑是一类具有大π共轭体系的中间体，具有高的荧光量子效率、优良的热稳定和光稳定性能，我们合成双吡啶基苯并咪唑的有机结构，不仅可以增大有机共轭体系，还可以提高材料的发光效率和热稳定性。这类有机蓝色发光材料的开发利用为新型有机荧光材料的探索开辟了新的道路，也为材料科学领域注入新的生命力。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种新型的双吡啶基苯并咪唑类化合物及合成方法，该类化合物具有良好的溶解性和发光性能，可以作为有机蓝色发光材料，用于发光器件、光电池、有机发光二极管、生物荧光探针等领域。

本发明主要合成了下面七种双吡啶基苯并咪唑类化合物（结构通式如下），其中通式（I）中的n=4,6; 通式（II）中的n=3,4; 通式（III）中的n=4,6,10。

 

反应中所用试剂为：2-吡啶甲酸、烟酸、异烟酸、邻苯二胺、多聚磷酸、N,N’-二甲基甲酰胺、1,3-二溴丙烷、1,4-二溴丁烷，1,6-二溴己烷、1,10-二溴癸烷、氢氧化钠、乙醇、甲醇等。

本发明主要涉及下列两个反应：

1）                  单吡啶基苯并咪唑类化合物的合成：将等摩尔的吡啶甲酸和邻苯二胺混合均匀，加入多聚磷酸搅拌成糊状，将其放入微波炉中，在低功率下，以间歇辐射的方式进行反应，将所得墨绿色溶液倾入冰水中，有沉淀生成。过滤后将所得沉淀分散到水中，调pH值约为9左右，得到单吡啶基苯并咪唑化合物，产率在80~90%之间。

2）                  双吡啶基苯并咪唑类化合物的合成：将单吡啶基苯并咪唑化合物与相应的二卤代烷烃进行N-烷基化反应，反应具体条件是以有机溶剂N,N’-二甲基甲酰胺（DMF）为反应介质，加入氢氧化钠为缚酸剂，水浴加热，反应4-16小时后，所得混合物减压除去大部分溶剂后，倒入冰水中，所得沉淀在醇和水的混合溶剂中重结晶，从而得到双吡啶基苯并咪唑类化合物，产率在65~85%之间。

所述的反应物吡啶甲酸和邻苯二胺摩尔比为1:1，多聚磷酸为反应介质，微波辐射功率约为320W，采用间歇式辐射4次，每次大约1.5 min的方式，得到墨绿色粘稠溶液，所得的墨绿色溶液倾入冰水中，得到淡蓝色或淡绿色沉淀，过滤后分散到水中，在不断剧烈搅拌下，用NaOH溶液调节pH值约为9左右，所得产物过滤后溶于乙醇，加入活性炭脱色后，在V（乙醇）：V（水）=1：3的混合溶剂中重结晶，得到单吡啶基苯并咪唑类化合物。

所述的反应介质为N,N’-二甲基甲酰胺（DMF），以DMF作为反应介质时，得到的双吡啶基苯并咪唑类化合物产率高，且纯度也好。单吡啶基苯并咪唑化合物与缚酸剂氢氧化钠的物质的量的比为1:1.5。单吡啶基苯并咪唑化合物与二卤代烷烃的摩尔比为2:1，水浴加热温度控制为70-80℃左右，反应时间为6-12小时，反应结束后，要减压蒸馏除去大部分的有机溶剂DMF后。所得的产物要在V（乙醇）：V（水）=1：2或V（甲醇）：V（水）=1：3的混合溶剂中重结晶提纯，从而得到双吡啶基苯并咪唑类化合物。

本发明不仅操作简单，而且产品收率高，纯度好易于结晶。该类化合物在常温下具有稳定的荧光发射性质，可作为化学性质稳定的蓝色发光材料。本发明增补了目前国内外关于柔性的双吡啶基苯并咪唑类化合物研究的空白，也为有机发光材料领域注入新的生命力。