[发明专利]一种非对称的二氨基三嗪取代苝酰亚胺及其合成方法

说明书

本发明属于有机化合物的技术领域，公开了一种非对称的二氨基三嗪取代苝酰亚胺及其合成方法。非对称的二氨基三嗪取代苝酰亚胺的结构如下，R为甲基或苯基。方法：1)将α‑甲基苄胺与四氯苝酐反应，得四氯苝酰亚胺；2)将邻取代基苯酚与四氯苝酰亚胺反应，得取代的苝酰亚胺；3)取代的苝酰亚胺在强碱的作用下反应，得取代的苝酐；4)将取代的苝酐与醋酸铵反应，得单边酸酐位中O被N‑H取代的产物；5)将步骤4)中产物与三聚氰胺反应，得所需产物。本发明的非对称的二氨基三嗪取代苝酰亚胺具有良好的溶解性，且能形成三重氢键单晶，利于苝酰亚胺自组装及聚集结构的研究。另外，所得苝酰亚胺具有较高的荧光量子效率及更长的荧光寿命。

技术领域

本发明属于苝酰亚胺的有机合成领域，具体涉及一种非对称的二氨基三嗪取代苝酰亚胺及其合成方法。

背景技术

苝-3,4；9,10-双(二酰亚胺)(perylene-3,4:9,10-bis(dicarboximide)s，简写为PBI或者PDI)，简称苝酰亚胺，是一种广泛使用的染料。因其荧光量子产率高、光热稳定性好、易于化学修饰，苝酰亚胺成为有机半导体领域的热门材料。苝酰亚胺是一种优良的n型半导体材料。然而，苝酰亚胺本身溶解性较差，因此对苝酰亚胺进行修饰是提高其溶解度、研究其聚集结构和光电性质的重要手段。苝酰亚胺的bay区以及酰胺位反应性质较为活泼，容易被其他基团取代。因此，研究者们多从这两个区入手对苝酰亚胺进行化学修饰。一般而言，修饰基团是带有长烷基链的、含多重氢键位点的基团，苝酰亚胺可以借助这些基团形成多重氢键并自组装，从而形成各种各样的结构并应用于有机光伏、有机场效应晶体管等有机电子器件中。然而，长烷基链会阻碍苝酰亚胺形成单晶，对研究苝酰亚胺的聚集结构十分不利。三聚氰胺是一类工艺成熟、含多重氢键位点且不含长烷基链的基团，其直接取代苝酰亚胺可以得到单晶。然而，几乎没有研究涉及三聚氰胺直接取代苝酰亚胺形成二氨基三嗪-苝酰亚胺的合成，且二氨基三嗪基团势必会降低苝酰亚胺的溶解性。如果三聚氰胺直接取代苝酰亚胺，由于缺乏增容性基团以及苝酰亚胺自身苝核的强π-π相互作用，苝酰亚胺会产生较强的聚集作用，从而无法在大多数有机溶剂(如二氯甲烷、四氢呋喃等)溶解。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种非对称的二氨基三嗪取代苝酰亚胺及其合成方法。本发明成功合成了非对称的二氨基三嗪取代苝酰亚胺，所获得非对称苝酰亚胺在具有良好的溶解性的同时，能够形成三重氢键单晶。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种非对称的二氨基三嗪取代苝酰亚胺，其结构为

R为甲基或苯基。

所述非对称的二氨基三嗪取代苝酰亚胺的合成方法，包括以下步骤：

1)将α-甲基苄胺与四氯苝酐进行反应，获得四氯苝酰亚胺；

2)将邻取代基苯酚与四氯苝酰亚胺在碱性条件下进行反应，获得取代的苝酰亚胺；

3)在保护性氛围和有机溶剂中，取代的苝酰亚胺在强碱的作用下进行反应，获得取代的苝酐；

4)将取代的苝酐与醋酸铵反应，获得单边酸酐位中O被N-H取代的产物；

5)以有机溶剂为反应介质，将步骤4)中产物与三聚氰胺进行反应，获得非对称的二氨基三嗪-苝酰亚胺。

步骤1)中所述四氯苝酐(Cl₄-PDA)的结构为

四氯苝酰亚胺(Cl₄-PBI)的结构为

步骤2)中所述邻取代基苯酚为邻甲基苯酚或邻苯基苯酚，其结构为R为甲基或苯基；

所述取代的苝酰亚胺的结构为