[发明专利]一类硼氮杂芳香化合物及其合成方法及应用

说明书

本发明涉及一类硼氮杂芳香化合物及其合成方法及应用，并对其进行光电物理性质的测试，进一步研究该类有机材料在有机电化学方面的潜在应用价值。该类化合物的结构式为：A¹，A²，Ar¹，Ar²，Ar³分别是独立的，可以是取代或非取代单个芳香环体系，也可以是取代或非取代的多个芳香环体系，R₁，R₂基团是独立的取代或非取代的芳基或者杂芳基。

技术领域

本发明涉及一类硼氮杂芳香化合物的合成方法及应用，尤其是在有机光电材料方面的应用，例如可应用在有机发光二极管，有机发光半导体材料等领域。本类硼氮杂芳香化合物的合成方法涉及亲电取代、亲核取代、suzuki偶联反应、还原反应等。

背景技术

有机共轭材料由于其在有机光电设备，场效应晶体管，有机发光二极管，有机光电材料和传感器等方面。具有低成本、广领域、重量轻、柔韧性好等潜在的性质，引起了我们的强烈关注。通过引入杂原子如硫、氮和氧进入共轭碳骨架，可以赋予那些共轭分子不同的光电性质。此外，杂原子在芳烃中会提供各种内部或分子间的相互作用，如氢键、偶极-偶极相互作用，导致在固体状态下的分子内的堆积状态不同，以此来改变设备的性能。

在发光领域中，有机材料的研究日益受到人们的重视。有机化合物具有种类繁多，可调性好，色彩丰富，色纯度高，分子设计相对比较灵活等优点，所以在发光材料中具有很好的应用前景。而硼氮杂化学逐渐成为有机半导体发光材料学中的重要分支，尤其是用碳氮双键来替代碳碳双键会产生苯的不同类似物，因此BN掺杂的共轭芳香族化合物引起了我们的极大兴趣。硼氮掺杂的芳香化合物在合成方面和物理化学性质方面有了很好的发展，但是在发光材料方面的应用还是处于崭新的阶段。

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，三价硼具有一个空的P轨道，使其具有独特的电子和空间特性(C.D.Entwistle,T.B.Marder,Boron chemistry lights the way:optical propertiesofmolecular andpolymeric systems,Angew.Chem.Int.Ed.2002,41,2927–2931)。在π共轭体系中通过空的P轨道和π*轨道之间的P-π*作用，硼原子可以成为良好的电子受体，从而调节多环共轭芳烃的光电性质。相比硼原子来说三价的氮原子是碳原子的等电子体，由于存在孤对电子对，三价的氮原子可以成为良好的电子供体。当三价的氮原子和硼原子共存的时候会发生分子内强烈的电荷转移，调节分子的光电物理性质。因此其能应用于广泛的领域，比如非线性的光学器件，有机发光二极管。

1958年，Dewar小组首次合成了硼氮取代的萘化合物，1960年Dewar and 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.Newheteroaromaticcompounds.Part I.9-Aza-10-boraphenanthrene,J.Chem.Soc.1958,3073–3076)。

由于合成方法及人们对此类化合物认识的局限性，对硼氮掺杂多环芳香烃化合物的研究沉寂了40多年左右。到2000年以后，简便合成方法的发明以及科学家们研究发现硼氮掺杂可以有效调节芳香体系的光电物理性质，硼氮掺杂的多环共轭芳烃再次引起了人们的研究兴趣。