[发明专利]一种苝酰亚胺类化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种苝酰亚胺类化合物(CN‑PDI)及其制备方法与用途，本发明首次合成了苝酰亚胺类化合物CN‑PDI,合成步骤如下：(1)以四氯苝四甲二酸酐和正己胺为反应物，以甲苯为介质，在氮气保护下反应12‑14小时；(2)以步骤(1)的得到的产物、3,5‑二氟‑4‑氰基苯酚和K₂CO₃为反应物，以N‑甲基吡咯烷酮为介质，在氮气保护下反应8‑9小时。本发明将苝酰亚胺类化合物CN‑PDI均匀的滴涂到ITO叉指电极上，得到三乙胺气敏传感器。本发明对不同浓度的三乙胺具有响应性好、灵敏度高、响应及恢复时间快、重现性好、选择性强的优点；且制备简单，生产成本低，绿色环保，可以用于对环境中低浓度三乙胺的实时检测。

技术领域

本发明涉及到一种苝酰亚胺类化合物及其制备方法和应用，属于有机半导体材料化学技术领域。

背景技术

三乙胺(TEA)是一种挥发性有机物化合物(VOC)，被广泛的用作催化剂、防腐剂、有机溶剂和合成染料，也是工业上很重要的一种原料。但是它具有毒性和挥发性，易燃易爆炸，如果在工业生产过程中被泄漏出来，容易对环境和人类造成伤害；三乙胺也可以在死鱼和海洋生物的恶化过程中产生的含氮氧化物的微生物中分泌，三乙胺的浓度和比例可以作为评估鱼类和海鲜新鲜度的有效指标。因此，有必要制备选择性好的材料、灵敏度高的传感器，以在工业过程和鱼类加工行业和比较复杂的环境条件下实时的检测出微量三乙胺。

目前，通常使用凝胶色谱技术、电化学分析、比色法等方法检测环境领域的三乙胺气体，然而其体积大、价格高，无法实时检测等缺点限制了它们在实际生活中的应用。同时，各种基于金属氧化物半导体的化学阻抗型气体传感器，通常需要高的操作温度(200-500℃)，这限制了它们的实际应用。对于金属氧化物气体传感器来说，环境湿度也是一个挑战，它会产生错误的响应，从而产生不可靠的结果。

作为一种常见的n型有机半导体材料，苝酰亚胺(Perylene tetracarboxylicacid diimide，简称CN-PDI)类化合物具有大的共轭体系，其分子内部及大环之间具有强烈的π-π相互作用，因此具有良好的热稳定性、化学稳定性以及独特的光电性质，以及具有高性能化学传感器所需的许多特性(具有较快的响应恢复速度、可在常温或接近常温下工作、成本低廉且易于工业化等)。因此，制备苝酰亚胺类化合物对于研究其气敏性能具有重要的实用价值意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种苝酰亚胺类化合物及其制备方法与应用。

本发明采用以下技术方案：

一种苝酰亚胺类化合物，简称CN-PDI，其结构式，如式1所示：

上述苝酰亚胺类化合物CN-PDI的制备方法，包括以下步骤：

(1)将四氯苝四甲二酸酐加入到装有正己胺和甲苯的圆底烧瓶中，将反应混合物在氮气下回流12-14小时，反应温度为120-130℃；四氯苝四甲二酸酐，正己胺和甲苯的摩尔比为1.0:2.0-3.0:200.0-220.0；

(2)反应完成后，减压蒸干甲苯，冷却；以二氯甲烷作为洗脱剂用硅胶柱进行提纯；

(3)将步骤(2)中所得粗产品加二氯甲烷溶解，用甲醇进行重结晶；二氯甲烷和甲醇的摩尔比为1.0：6.0-8.0；得到的产物N,N’-二正己基-1,6,7,12-四氯-3,4:9,10-苝二酰亚胺；