CN103374022B - 低聚噻吩衍生物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低聚噻吩衍生物及其制备方法,低聚噻吩衍生物的制备方法主要包括:将3TB溶于二氯甲烷中,加入NBS搅拌反应,得到3TB-3Br;于三口烧瓶中加入EDOT和四氢呋喃,将反应温度控制在-78℃。滴加正丁基锂,滴加完后逐渐升至室温,并继续反应。然后再将反应温度降到-78℃,滴加三丁基氯化锡,滴加完后将反应温度逐渐升至室温,反应得到EDOT锡试剂;在氮气保护下,于三口烧瓶中加入甲苯,再加入3TB-3Br和EDOT锡试剂以及钯催化剂,回流反应得到3TB-3EDOT的粗产物,经分离得到纯的3TB-3EDOT。其在电化学掺杂时所形成的阳离子(或阴离子)自由基是稳定的,能作为新型有机电致变色材料。
Description
技术领域
本发明涉及有机高分子光、电材料技术领域,具体涉及低聚噻吩衍生物;本发明还涉及低聚噻吩衍生物的制备方法。
背景技术
聚合度及聚合位置可以被控制的、具有确定分子量的高纯度低聚噻吩,不仅是研究聚噻吩的“模型”化合物,自身也是一种具有优异光、电性能的电子系共轭化合物。由于其优异的光、电性能,近年来,被作为功能性有机材料进行研究和开发。到目前为止,按照低聚噻吩作为光电信息功能性有机材料的研究开发目标,设计、合成了各种低聚噻吩衍生物。这些衍生物主要被用于以下几个方面的研究:(1)通过电化学掺杂,研究所得到的离子自由基盐的导电率同共轭长度的关系;(2)研究开发低聚噻吩作为光电转换材料的光电特性,研究显示,低聚噻吩及其衍生物是非常优异的p型半导体材料;(3)研究低聚噻吩作为有机电致发光材料的发光特性;(4)研究低聚噻吩作为有机电致变色材料的应用。
为了研究和开发新型低聚噻吩衍生物的新功能,扩展其应用领域,提高其光电性能,本发明提供一种低聚噻吩衍生物及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有有机电致变色材料在施加电压时,颜色变化不稳定的情况,本发明提供一种颜色变化稳定的低聚噻吩衍生物。
本发明的目的还在于提供低聚噻吩衍生物的制备方法。
本发明所述低聚噻吩衍生物是1,3,5-三[5′,2"-(3",4"-二氧乙撑-噻吩基)-2′-噻吩基]苯(3TB-3EDOT),其具有如下的分子结构:
本发明所述低聚噻吩衍生物的制备方法包括如下步骤:
第一步于锥形瓶中加入1,3,5-三(2′-噻吩基)-苯(3TB),用二氯甲烷将其溶解,磁力搅拌下加入N-溴代丁二酰亚胺(NBS),室温下反应18-24小时。除去溶剂得到1,3,5-三(5′-溴-2′-噻吩基)苯(3TB-3Br)的粗产物。以石油醚作为冲洗液,用色谱柱进行分离得到较纯的3TB-3Br,然后重结晶得到纯的3TB-3Br。
第二步在氮气的保护下,于三口烧瓶中加入3,4-二氧乙撑噻吩(EDOT)和无水四氢呋喃,将反应温度控制在-78℃。待温度稳定后,缓慢滴加正丁基锂,滴加完后升至室温,并继续反应1-3小时。然后再将反应温度降到-78℃,滴加三丁基氯化锡,滴加完后升至室温,反应过夜。反应结束后用水洗,然后用二氯甲烷萃取若干次,合并有机相并用无水硫酸钠干燥,除去溶剂,得到EDOT锡试剂。
第三步在氮气保护下,于三口烧瓶中加入无水甲苯,再加入上述二步反应得到的3TB-3Br和EDOT锡试剂以及钯催化剂,控制温度在115℃-120℃下回流反应24-40小时。反应结束后,反应液用饱和NaCl水溶液洗涤,二氯甲烷萃取若干次,合并有机相并用无水硫酸钠干燥。过滤,除去溶剂,得到棕色3TB-3EDOT粗产物。以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂作为冲洗液,用色谱柱进行分离得到纯的3TB-3EDOT。
第一步中所述重结晶是:先用热的二氯甲烷将较纯1,3,5-三(5′-溴-2′-噻吩基)苯溶解,然后滴加石油醚,再将其移至低温冷却结晶。
本发明所述低聚噻吩衍生物的反应过程可表达如下:
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果:
一般的有机电致变色材料在电化学掺杂时所形成的阳离子(或阴离子)自由基不稳定,本发明所提供的低聚噻吩衍生物(3TB-3EDOT),其在电化学掺杂时所形成的阳离子(或阴离子)自由基是稳定的,有望作为新型有机电致变色材料。
具体实施方式
下面结合实例,对本发明做进一步的详细说明
实施例1:1,3,5-三[5′,2"-(3",4"-二氧乙撑-噻吩基)-2′-噻吩基]苯(3TB-3EDOT)的制备
第一步于锥形瓶中加入1,3,5-三(2′-噻吩基)-苯(3TB),用二氯甲烷将其溶解,磁力搅拌下加入N-溴代丁二酰亚胺(NBS),室温下反应20小时。除去溶剂得到1,3,5-三(5′-溴-2′-噻吩基)苯(3TB-3Br)的粗产物。以石油醚作为冲洗液,用色谱柱进行分离得到较纯的3TB-3Br,然后重结晶得到纯的3TB-3Br。
第二步在氮气的保护下,于三口烧瓶中加入3,4-二氧乙撑噻吩(EDOT)和无水四氢呋喃,将反应温度控制在-78℃。待温度稳定后,滴加正丁基锂,滴加完后升至室温,并继续反应1小时。然后再将反应温度降到-78℃,缓慢滴加三丁基氯化锡,滴加完后升至室温,反应18小时。反应结束后用水洗,然后用二氯甲烷萃取三次,合并有机相并用无水硫酸钠干燥,除去溶剂,得到EDOT锡试剂。
第三步在氮气保护下,于三口烧瓶中加入无水甲苯,再加入上述二步反应得到的3TB-3Br和EDOT锡试剂以及钯催化剂,控制温度在115℃下回流反应24小时。反应结束后,反应液用饱和NaCl水溶液洗涤,二氯甲烷萃取三次,合并有机相并用无水硫酸钠干燥。过滤,除去溶剂,得到棕色3TB-3EDOT粗产物。以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂作为冲洗液,用色谱柱进行分离得到纯的3TB-3EDOT。
利用质谱(MS)、核磁氢谱氢谱(1H-NMR)、红外光谱(IR)表征所得到的产物。结构表征数据如下:
MS(APCI)m/z:745(M+);
1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ=7.79(s,3H),7.36(d,3H),7.23(d,3H),6.38(s,3H),
4.41(t,6H),4.29(t,6H).
IR(KBr)υ:3099(υC-H),3066(υC-H),2924(υC-H),1647(υC=C),1163(υC-O)cm-1.
实施例2:1,3,5-三[5′,2"-(3",4"-二氧乙撑-噻吩基)-2′-噻吩基]苯(3TB-3EDOT)的制备
第一步于锥形瓶中加入1,3,5-三(2′-噻吩基)-苯(3TB),用二氯甲烷将其溶解,磁力搅拌下慢慢加入N-溴代丁二酰亚胺(NBS),室温下反应20小时。除去溶剂得到1,3,5-三(5′-溴-2′-噻吩基)苯(3TB-3Br)的粗产物。以石油醚作为冲洗液,用色谱柱进行分离得到较纯的3TB-3Br,然后重结晶得到纯的3TB-3Br。
第二步在氮气的保护下,于三口烧瓶中加入3,4-二氧乙撑噻吩(EDOT)和无水四氢呋喃,将反应温度控制在-78℃。待温度稳定后,缓慢滴加正丁基锂,滴加完后升至室温,并继续反应1.5小时。然后再将反应温度降到-78℃,缓慢滴加三丁基氯化锡,滴加完后升至室温,反应18小时。反应结束后用水洗,然后用二氯甲烷萃取三次,合并有机相并用无水硫酸钠干燥,除去溶剂,得到EDOT锡试剂。
第三步在氮气保护下,于三口烧瓶中加入无水甲苯,再加入上述二步反应得到的3TB-3Br和EDOT锡试剂以及钯催化剂,控制温度在116℃下回流反应26小时。反应结束后,反应液用饱和NaCl水溶液洗涤,二氯甲烷萃取三次,合并有机相并用无水硫酸钠干燥。过滤,除去溶剂,得到棕色3TB-3EDOT粗产物。以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂作为冲洗液,用色谱柱进行分离得到纯的3TB-3EDOT。
利用利用质谱(MS)、核磁氢谱氢谱(1H-NMR)、红外光谱(IR)表征所得到的产物。结构表征数据如下:
MS(APCI)m/z:745(M+);
1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ=7.79(s,3H),7.36(d,3H),7.23(d,3H),6.38(s,3H),
4.41(t,6H),4.29(t,6H).
IR(KBr)υ:3099(υC-H),3066(υC-H),2924(υC-H),1647(υC=C),1163(υC-O)cm-1.
实施例3:1,3,5-三[5′,2"-(3",4"-二氧乙撑-噻吩基)-2′-噻吩基]苯(3TB-3EDOT)的制备
第一步于锥形瓶中加入1,3,5-三(2′-噻吩基)-苯(3TB),用二氯甲烷将其溶解,磁力搅拌下慢慢加入N-溴代丁二酰亚胺(NBS),室温下反应20小时。除去溶剂得到1,3,5-三(5′-溴-2′-噻吩基)苯(3TB-3Br)的粗产物。以石油醚作为冲洗液,用色谱柱进行分离得到较纯的3TB-3Br,然后重结晶得到纯的3TB-3Br。
第二步在氮气的保护下,于三口烧瓶中加入3,4-二氧乙撑噻吩(EDOT)和无水四氢呋喃,将反应温度控制在-78℃。待温度稳定后,缓慢滴加正丁基锂,滴加完后升至室温,并继续反应2小时。然后再将反应温度降到-78℃,缓慢滴加三丁基氯化锡,滴加完后升至室温,反应18小时。反应结束后用水洗,然后用二氯甲烷萃取三次,合并有机相并用无水硫酸钠干燥,除去溶剂,得到EDOT锡试剂。
第三步在氮气保护下,于三口烧瓶中加入无水甲苯,再加入上述二步反应得到的3TB-3Br和EDOT锡试剂以及钯催化剂,控制温度在117℃下回流反应32小时。反应结束后,反应液用饱和NaCl水溶液洗涤,二氯甲烷萃取三次,合并有机相并用无水硫酸钠干燥。过滤,除去溶剂,得到棕色3TB-3EDOT粗产物。以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂作为冲洗液,用色谱柱进行分离得到纯的3TB-3EDOT。
利用质谱(MS)、核磁氢谱氢谱(1H-NMR)、红外光谱(IR)表征所得到的产物。结构表征数据如下:
MS(APCI)m/z:745(M+);
1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ=7.79(s,3H),7.36(d,3H),7.23(d,3H),6.38(s,3H),4.41(t,6H),4.29(t,6H).
R(KBr)υ:3099(υC-H),3066(υC-H),2924(υC-H),1647(υC=C),1163(υC-O)cm-1.
实施例4:1,3,5-三[5′,2"-(3",4"-二氧乙撑-噻吩基)-2′-噻吩基]苯(3TB-3EDOT)的制备
第一步于锥形瓶中加入1,3,5-三(2′-噻吩基)-苯(3TB),用二氯甲烷将其溶解,磁力搅拌下慢慢加入N-溴代丁二酰亚胺(NBS),室温下反应24小时。除去溶剂得到1,3,5-三(5′-溴-2′-噻吩基)苯(3TB-3Br)的粗产物。以石油醚作为冲洗液,用色谱柱进行分离得到较纯的3TB-3Br,然后重结晶得到纯的3TB-3Br。
第二步在氮气的保护下,于三口烧瓶中加入3,4-二氧乙撑噻吩(EDOT)和无水四氢呋喃,将反应温度控制在-78℃。待温度稳定后,缓慢滴加正丁基锂,滴加完后升至室温,并继续反应2.5小时。然后再将反应温度降到-78℃,缓慢滴加三丁基氯化锡,滴加完后升至室温,反应18小时。反应结束后用水洗,然后用二氯甲烷萃取三次,合并有机相并用无水硫酸钠干燥,除去溶剂,得到EDOT锡试剂。
第三步在氮气保护下,于三口烧瓶中加入无水甲苯,再加入上述二步反应得到的3TB-3Br和EDOT锡试剂以及钯催化剂,控制温度在118℃下回流反应36小时。反应结束后,反应液用饱和NaCl水溶液洗涤,二氯甲烷萃取三次,合并有机相并用无水硫酸钠干燥。过滤,除去溶剂,得到棕色3TB-3EDOT粗产物。以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂作为冲洗液,用色谱柱进行分离得到纯的3TB-3EDOT。
利用质谱(MS)、核磁氢谱氢谱(1H-NMR)、红外光谱(IR)表征所得到的产物。结构表征数据如下:
MS(APCI)m/z:745(M+);
1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ=7.79(s,3H),7.36(d,3H),7.23(d,3H),6.38(s,3H),
4.41(t,6H),4.29(t,6H).
IR(KBr)υ:3099(υC-H),3066(υC-H),2924(υC-H),1647(υC=C),1163(υC-O)cm-1.
实施例5:1,3,5-三[5′,2"-(3",4"-二氧乙撑-噻吩基)-2′-噻吩基]苯(3TB-3EDOT)的制备
第一步于锥形瓶中加入1,3,5-三(2′-噻吩基)-苯(3TB),用二氯甲烷将其溶解,磁力搅拌下慢慢加入N-溴代丁二酰亚胺(NBS),室温下反应24小时。除去溶剂得到1,3,5-三(5′-溴-2′-噻吩基)苯(3TB-3Br)的粗产物。以石油醚作为冲洗液,用色谱柱进行分离得到较纯的3TB-3Br,然后重结晶得到纯的3TB-3Br。
第二步在氮气的保护下,于三口烧瓶中加入3,4-二氧乙撑噻吩(EDOT)和无水四氢呋喃,将反应温度控制在-78℃。待温度稳定后,缓慢滴加正丁基锂,滴加完后升至室温,并继续反应3小时。然后再将反应温度降到-78℃,缓慢滴加三丁基氯化锡,滴加完后升至室温,反应18小时。反应结束后用水洗,然后用二氯甲烷萃取三次,合并有机相并用无水硫酸钠干燥,除去溶剂,得到EDOT锡试剂。
第三步在氮气保护下,于三口烧瓶中加入无水甲苯,再加入上述二步反应得到的3TB-3Br和EDOT锡试剂以及钯催化剂,控制温度在120℃下回流反应40小时。反应结束后,反应液用饱和NaCl水溶液洗涤,二氯甲烷萃取三次,合并有机相并用无水硫酸钠干燥。过滤,除去溶剂,得到棕色3TB-3EDOT粗产物。以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂作为冲洗液,用色谱柱进行分离得到纯的3TB-3EDOT。
利用质谱(MS)、核磁氢谱氢谱(1H-NMR)、红外光谱(IR)表征所得到的产物。结构表征数据如下:
MS(APCI)m/z:745(M+);
1H-NMR(400MHz,CDCl3),δ=7.79(s,3H),7.36(d,3H),7.23(d,3H),6.38(s,3H),
4.41(t,6H),4.29(t,6H).
IR(KBr)υ:3099(υC-H),3066(υC-H),2924(υC-H),1647(υC=C),1163(υC-O)cm-1。
Claims (4)
1.一种低聚噻吩衍生物,其特征在于是1,3,5-三[5′,2"-(3",4"-二氧乙撑-噻吩基)-2′-噻吩基]苯,具有如下的分子结构:
2.制备权利要求1所述的低聚噻吩衍生物的方法,其特征在于包括如下的步骤:
第一步于锥形瓶中加入1,3,5-三(2′-噻吩基)-苯,用二氯甲烷将其溶解,磁力搅拌下加入N-溴代丁二酰亚胺,室温下反应18-24小时,除去溶剂得到1,3,5-三(5′-溴-2′-噻吩基)苯的粗产物;以石油醚作为冲洗液,用色谱柱进行分离得到较纯的1,3,5-三(5′-溴-2′-噻吩基)苯,然后重结晶得到纯的1,3,5-三(5′-溴-2′-噻吩基)苯即3TB-3Br;
第二步在氮气的保护下,于三口烧瓶中加入3,4-二氧乙撑噻吩和无水四氢呋喃,将反应温度控制在-78℃,待温度稳定后,滴加正丁基锂,滴加完后升至室温,并继续反应1-3小时;然后再将反应温度降到-78℃,滴加三丁基氯化锡,滴加完后升至室温,反应12-18小时;反应结束后用水洗,然后用二氯甲烷萃取若干次,合并有机相并用无水硫酸钠干燥,除去溶剂,得到EDOT锡试剂;
第三步在氮气保护下,于三口烧瓶中加入无水甲苯,再加入上述二步反应得到的3TB-3Br和EDOT锡试剂以及钯催化剂,控制温度在115℃-120℃下回流反应24-40小时;反应结束后,反应液用饱和NaCl水溶液洗涤,二氯甲烷萃取若干次,合并有机相并用无水硫酸钠干燥;过滤,除去溶剂,得到棕色1,3,5-三[5′,2"-(3",4"-二氧乙撑-噻吩基)-2′-噻吩基]苯粗产物;以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂作为冲洗液,用色谱柱进行分离得到纯的1,3,5-三[5′,2"-(3",4"-二氧乙撑-噻吩基)-2′-噻吩基]苯。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于第一步中所述重结晶是:先用热的二氯甲烷将较纯1,3,5-三(5′-溴-2′-噻吩基)苯溶解,然后滴加石油醚,再将其移至低温冷却结晶。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于所述钯催化剂为二(三苯基膦)二氯化钯或四(三苯基膦)钯。
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