CN1138041A - 香豆素衍生物及其制备方法及其作为中间体的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及式(I)香豆素衍生物、其制备方法及其在制备侧链上带有发光团的聚合物方面的用途;式(I)中Z代表OR3或NR4R5。
Description
本发明涉及式(I)香豆素衍生物:式中R1和R2相互独立地代表氢,C1-C30烷基,C6-C18芳基或C7-C24芳烷基,它们均可被羟基、氨基、羧基或C1-C4烷氧基羰基取代,或者R1和R2可同与之键合的氮原子一起代表吗啉、哌啶、吡咯烷或哌嗪环,它们可含有一个或两个来自甲基、乙基和苯基的取代基,和Z代表OR3基团或
其中R3代表C1-C30烷基、C6-C18芳基或C7-C24芳烷基,它们均被至少一个羟基基团取代,并且其中的芳环还可被卤素、C1-C6烷基或C1-C6烷氧基取代,和R4和R5相互独立地代表C1-C30烷基、C6-C18芳基或C7-C24芳烷基,它们均可任选地被羟基取代,其中R4和R5基团中至少
一个含有羟基基团,并且其中的芳环还可以被卤素、C1-C6烷基
或C1-C6烷氧基取代,其中R1、R2、R3、R4和R5中的脂族碳链例如烷基、烷氧基、烷基氨基或芳烷基均可被一个或多个、优选一个或两个选自氧、氮和硫的杂原子和/或被一个或多个、优选一个或两个亚苯基环插入,所述亚苯基环可以被C1-C4烷基和/或卤素取代。
按照本发明的式(I)香豆素衍生物包含至少一个羟基基团,通过所述羟基可将它们化学键合至聚合物的侧链上。
因此,本发明化合物适宜用于制备在侧链上带有发光团的聚合物。这样的聚合物可用在发光二级管的发光层中。
在式(I)中,R1和R2优选相互独立地代表氢或可任选地被羟基、氨基、羧基和/或C1-C4烷氧基羰基取代的C1-C16烷基,或者代表苯基、萘基、苯基-C1-C4烷基或萘基-C1-C4烷基,它们均未补取代或者被C1-C4烷基、羟基、氨基、羧基、C1-C4烷氧基羰基、氯和/或溴取代。
特别是,R1和R2代表可任选地被羟基、氨基或苯基取代的C1-C6烷基或苯基。
在上述的式(I)中,Z代表OR3或NR4R5,其中R3优选代表C1-C16烷基、苯基、萘基、苯基-C1-C4烷基或萘基-C1-C4烷基,它们均被至少一个羟基基团取代,并且其中的芳环还可以被卤素、C1-C6烷基或C1-C6烷氧基取代。
R4和R5优选相互独立地代表C1-C16烷基、苯基、萘基、苯基-C1-C4烷基或萘基-C1-C4烷基,它们均可任选地被羟基取代,其中,R4和R5基团中至少一个包含羟基基团并且其中的芳环还可以被卤素、C1-C6烷基或C1-C6烷氧基取代。
R3优选代表被羟基取代的C1-C12烷基。
R4和R5更优选相互独立地代表可任选地被羟基取代的C1-C12烷基,其中,基团R4和R5中至少一个含有羟基基团。
在上述的式(I)中,R1、R2、R3、R4和R5中的脂族碳链例如烷基、烷氧基、烷基氨基和芳烷基均可以被一个或多个、最好是一个或两个选自氧、氮和硫的杂原子和/或被一个或多个、最好是一个或两个亚苯基环插入,所述亚苯基环可以被C1-C4烷基和/或卤素取代。
本发明涉及下式(I)香豆素衍生物的制备方法:式中R1、R2和Z的定义同上,所述方法的特征在于:(a)当Z代表-OR3时,由式(II)Meldrum氏酸和式(III)醇在下列条件下最好是一步法制得式(IV)丙二酸衍生物:可任选地在稀释剂例如甲苯、二甲苯或1,3,5-三甲基苯存在下,在例如对甲苯磺酸催化下,在例如20-250℃、优选80-150℃范围内的温度;所述式(II)、(III)和(IV)如下:
R3-OH (III),和然后使该式(IV)丙二酸衍生物与式(IV)水杨醛在例如哌啶乙酸盐催化下于50-250℃、优选80-140℃范围内的温度反应,该反应可任选地在稀释剂例如甲苯、二甲苯或1,3,5-三甲基苯存在下进
式中R1、R2和R3的定义同上,b)当Z代表下式基团时:使式(V)水杨醛与式(VI)仲胺和式(VII)丙二酸衍生物在例如哌啶乙酸盐催化下于例如50-250℃、优选80-140℃范围内的温度反应,该反应可任选地在稀释剂例如甲苯、二甲苯或1,3,5-三甲基苯存在下进行;所述式(V)、(VI)、(VII)如下:
式中
R1、R2、R4和R5的定义同上,和
R6代表C1-C6烷基。
在实施按照本发明的方法a)时,每摩尔式(IV)丙二酸衍生物通常使用1mol式(II)Meldrum氏酸和2-10mol、优选3-6mol式(III)醇,和0.5-1.0、优选0.9-1.0mol式(V)水杨醛。
在实施按照本发明的方法b)时,每摩尔式(V)水杨醛通常使用2-20、优选5-10mol仲胺和1-2、优选1.2-1.5mol式(VII)丙二酸衍生物。
在该制备过程中,首先通过在催化量的对甲苯磺酸存在下Meldrum氏酸与1,6-己二醇反应来制备丙二酸二(6-羟基己基)酯,同时生成丙酮和水。随后将该丙二酸二(6-羟基己基)酯在催化量的哌啶乙酸盐存在下用4-二乙氨基水杨醛处理,生成期望的3-(6-羟基己氧基羰基)-7-二乙氨基香豆素。
当Z=NR4R5时的按照本发明的式(I)香豆素衍生物的制备可以用例如以下反应图解表示:这里,4-二乙氨基水杨醛在催化量的哌啶乙酸盐存在下与丙二酸二乙酯和2-(甲氨基)乙醇反应。得到期望的3-〔(N-羟乙基-N-甲基)氨基羰基〕-7-二乙氨基香豆素。
式(II)、(III)、(IV)、(V)、(VI)和(VII)原料是一般在有机化学领域中公知的化合物。
按照本发明的式(I)化合物适宜于制备可用于建立场致发光系统(electroluminescent arrangements)的侧链上具有发光团的(共)聚合物。该(共)聚合物由至少一种通式(1)或(2)的重复链成分和可任选的通式(3)的重复单元构成,式中R7、R8和R9相互独立地代表氢或C1-C6烷基,M代表CN或可被羟基或C1-C6烷氧基羰基取代的C1-C30烷氧基羰基、C1-C30(二)烷基氨基羰基或C1-C30烷基羰基,还代表苯基、萘基、蒽基、吡啶基或咔唑基,它们均可被选自卤素、羟基、甲硅烷基、C1-C30烷基、C6-C18芳基、、C1-C30烷氧基、C1-C30烷氧基羰基、C1-C30酰氧基和C1-C30烷基羰基的基团取代,L1和L2相互独立地代表上述的式(I)行生物,其中通过该香豆素衍生物上的OH基团的氧对单体(1)的苯基上的亚甲基基团或者单体(2)的羰基基团的键合受该OH基团与活性基团例如卤素(例如,对于单体(1)为-CH2Cl,对于单体(2)为-COCl)的反应影响。
式(3)结构单元的比例为0-99.5%、优选40-99.5%(摩尔),结构单元(1)和/或(2)的比例为0.5-100%、优选0.5-60%(摩尔),摩尔比例之和为100%。
式(4)和(5)单体这样来制备:在碱例如三乙胺或吡啶或醇的碱金属盐存在下,使被至少一个羟基基团官能化的式(I)香豆素衍生物与式(7)或(8)苯乙烯或丙烯酸衍生物在-30-100℃、优选0-60℃的温度反应;所述式(7)和(8)如下:式中R10代表卤素,优选氯或溴,和R11代表卤素、优选氯或溴,或羟基或C1-C4烷氧基。
式(6)单体是已知的或可用已知的方法制备。
聚合方法见文献所述。它们可按离子或自由基方式进行。阴离子聚合可例如由引发剂例如丁基锂或萘基锂引发。自由基聚合可例如由自由基引发剂例如偶氮类引发剂或过氧化物例如最好是AIBN(偶氮异丁腈)或过氧化二苯甲酰引发。聚合物的制备可在20-250℃的温度无溶剂或在合适的溶剂中进行,所述溶剂有例如苯,甲苯,四氢呋喃,二氧六环,乙酸乙酯,二甲苯,氯苯,乙酸1-甲氧基-2-丙酯,卤代烃类,丙酮等。
式(7)和(8)苯乙烯和丙烯酸衍生物和式(6)单体是一般公知的化合物。
在此制备过程中,首先,由3-(6-羟基己氧基羰基)-7-二乙氨基香豆素(9)和甲基丙烯酰氯(10)出发,加入三乙胺于0℃至室温制备甲基丙烯酸酯(11)。该甲基丙烯酸酯(11)可在作为共聚单体的丙烯酸正丁酯(12)存在下加入AIBN作为自由基引发剂于100℃在氯苯中聚合,生成共聚物(13)。
该(共)聚合物的分子量(
Mw)(经凝胶渗透色谱测定)在500-1百万g/mol范围内,优选800-500000g/mol。它们由于其发光性能和成膜能力而与众不同,可通过流延涂布、刮涂或旋转涂布将它们淀积至合适的基材上。该产品(溶液形式和薄膜形式)在光照时显示出光致发光作用。该(共)聚合物适于制造场致发光显示器,其特征在于:场致发光层位于两个电极之间,这两个电极中至少一个在光谱的可见范围内是透明的,在施加0.1-100伏范围内的直流电压时能发射出200-2000nm频率范围内的光,和在该场致发光层和电极之间还可以安置一或多个中间层。
这些中间层可由文献(参见Appl.Phys.Lett.,57,531(1990))得知,并被描述成HTL(空穴传递层)和ETL(电子传递层)。这样的中间层的作用尤其是增强场致发光的强度。
按照本发明的场致发光聚合物还可以相互形成的混合物或与至少一种其它物质形成的混合物形式来使用。所述的其它物质可以包括惰性粘合剂、载流子传递物质,见EP-A532798或EP-A564224中所述,或者惰性粘合剂与载流子传递物质的混合物。
按照本发明的聚合物和其它物质的混合物的其它特征中还包括它们具有成膜能力,可通过流延涂布、刮涂或旋转涂布将它们大面积地涂覆至合适的基材上。适宜的基材包括透明载体例如玻璃或塑料薄膜(例如聚酯,如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯,或聚碳酸酯,聚砜或聚酰亚胺薄膜)。
所述惰性粘合剂最好包括可溶的透明的聚合物,例如聚碳酸酯,聚苯乙烯,聚乙烯基吡啶,或聚甲基苯基硅氧烷和聚苯乙烯的共聚物例如SAN,聚砜,聚丙烯酸酯,聚乙烯基咔唑或乙酸乙烯酯和乙烯醇聚合物和共聚物。
实施例1:
将丙二酸二(6-羟基己)酯的1,6-己二醇溶液与包含21.6g(0.15mol)Meldrum氏酸、59g(0.50mol)1,6-己二醇和0.28g(1.5mmol)一水合对甲苯磺酸的混合物于140℃加热反应2小时。
随后将所得到的溶液用26.0g(0.135mol)4-二乙氨基水杨醛、0.7ml哌啶和0.1ml乙酸处理。将该反应混合物在110℃搅拌3小时,冷却后将其与300ml水混合。用二氯甲烷萃取该混悬液。将有机相浓缩。将残余物用甲苯重结晶。
得到40.2g 3-(6-羟基己氧基羰基)-7-二乙氨基香豆素(收率为83%),为黄色结晶,熔点为85-86℃。
实施例2:
将19.3g(0.10mol)4-二乙氨基水杨醛和19.2g(0.12mol)丙二酸二乙酯的混合物在搅拌下与30ml 2-(甲氨基)乙醇、0.3ml哌啶和0.3ml乙酸混合。将该反应混合物在100℃搅拌4小时,冷却后将其用200ml水处理。用二氯甲烷萃取该混悬液。将有机相浓缩。将残余物用甲苯重结晶。
得到25.4g 3-〔(N-羟乙基-N-甲基)氨基羰基〕-7-二乙氨基香豆素(收率80%),为棕色结晶,熔点为94.5-96.5℃。
应用实施例
1.实施例1的反应图解中式(II)3-(6-甲基丙烯酰氧基己氧基羰基)-7
-二乙氨基香豆素的制备
将8.36g(0.08mol)甲基丙烯酰氯(10)在搅拌下同时在冰水中冷却下滴加至16.3g(0.045mol)3-(6-羟基己氧基羰基)-7-二乙氨基香豆素(9)和10.0g(0.10mol)新蒸的三乙胺的干燥的四氢呋喃(50ml)溶液中。将反应混合物在室温搅拌5小时,随后将反应混合物用200ml水和200ml二氯甲烷处理。相分离后,将水相再用二氯甲烷萃取2次,每次100ml。将合并的有机萃取液洗涤至中性并用硫酸钠干燥。真空蒸除溶剂后,使残余物吸附滤过一短硅胶柱,用乙醚作为流动相。蒸除溶剂后,得到17.6g(收率为92%)淡黄色油状物。
2.按照反应图解中式(13)的共聚物(x=13%(摩尔),y=87%(摩尔))的制备
将5.0g(0.012mol)3-(6-甲基丙烯酰氧基己氧基羰基)-7-二乙氨基香豆素(11)、10.0g(0.078mol)丙烯酸正丁酯(12)和0.15g(0.91mmol)AIBN在80ml干燥的氯苯中的溶液真空脱气,然后在氮气下于100℃搅拌3小时。将该聚合混合物用0.15g(0.91mmol)AIBN分三批用3小时时间引发。然后将此溶液在搅拌下滴加至100ml甲醇中,将该混悬液吸滤。然后将粗产物再用二氯甲烷/甲醇混合物沉淀两次,得到12.7g产物(收率为85%)。
3.场致发光系统的制备
将涂布有铟锡二氧化物的玻璃(ITO涂布玻璃,Balzers制造)切成20×30mm尺寸的基材并使其洁净。在此过程中,依次进行下列步骤:1)在超声浴中用蒸馏水和falterol清洗15分钟,2)在超声浴中均用新鲜的蒸馏水清洗两次,每次15分钟,3)在超声浴中用乙醇清洗15分钟。4)在超声浴中用新鲜的丙酮清洗两次,每次15分钟,5)在不起毛的镜头布上干燥。
将按照式(40)(实施例4)的聚合物在1,2-二氯乙烷中的1%溶液过滤(0.2μm过滤器,Sartorius提供)。将过滤后的溶液用离心喷漆涂布器在1000rpm下分布至该ITO玻璃上。干膜厚度为110nm,表面的Ra值〔均方根粗糙度值〕为5nm(由Tencor Inst.提供的α-Step200笔尖记录表面光度仪)。
然后将如此制得的薄膜真空镀金属膜以形成Al电极。为此,借助多孔罩,将直径为3mm的隔离的铝点气化在该薄膜上。在该真空镀金属膜期间,在真空镀金属膜设备(Leybold)中占优势的压力低于10-5毫巴。
将该ITO层和铝电极通过电源连到DC电压源上。当升高电压时,电流流过该系统,所述的层在光谱的蓝区域场致发光。
Claims (5)
1.式(I)香豆素衍生物:式中R1和R2相互独立地代表氢,C1-C30烷基,C1-C18芳基或C7-C24芳烷基,它们均可被羟基、氨基、羧基或C1-C4烷氧基羰基取代,或者R1和R2可同与之键合的氮原子一起代表吗啉、哌啶、吡咯烷或哌嗪环,它们可含有一个或两个来自甲基、乙基和苯基的取代基,和Z代表OR3基团或
16其中R3代表C1-C30烷基,,C6-C18芳基或C7-C24芳烷基,它们均被至少一个羟基取代,并且其中的芳环还可被卤素、C1-C6烷基或C1-C6烷氧基取代,和R4和R5相互独立地代表C1-C30烷基、C6-C18芳基或C7-C24芳烷基,它们均可任选地被羟基取代,其中R4和R5基团中至少一个含有羟基基团,并且其中的芳环还可以被卤素、C1-C6烷基或C1-C6烷氧基取代,其中R1、R2、R3、R4和R5中的脂族碳链均可被一个或多个选自氧、氮和硫的杂原子和/或被一个或多个亚苯基环插入,所述亚苯基环可以被C1-C4烷基和/或卤素取代。
2.按照权利要求1的式(I)香豆素衍生物,其中R1和R2相互独立地代表氢或可任选地被羟基、氨基、羧基和/或C1-C4烷氧基羰基取代的C1-C16烷基,或者代表苯基、萘基、苯基-C1-C4烷基或萘基-C1-C4烷基,它们均未被取代或者被C1-C4烷基、羟基、氨基、羧基、C1-C4烷氧基羰基、氯和/或溴取代,Z代表OR3或NR4R5,其中R3优选代表C1-C16烷基、苯基、萘基、苯基-C1-C4烷基或萘基-C1-C4烷基,它们均被至少一个羟基基团取代,并且其中的芳环还可以被卤素、C1-C6烷基或C1-C6烷氧基取代,R4和R5相互独立地代表C1-C16烷基、苯基、萘基、苯基-C1-C4烷基或萘基-C1-C4烷基,它们均可任选地被羟基取代,其中R4和R5基团中至少一个包含一个羟基基团,并且其中的芳环还可以被卤素、C1-C6烷基或C1-C6烷氧基取代,其中R1、R2、R3、R4和R5中的脂族碳链均可被一个或多个选自氧、氮和硫的杂原子和/或被一个或多个亚苯基环插入,所述亚苯基环可以被C1-C4烷基和/或卤素取代。
3.按照权利要求1的式(I)香豆素衍生物,其特征在于:R1和R2代表可任选地被羟基、氨基或羧基取代的C1-C6烷基或苯基,或者R1和R2同与之键合的氮原子一起代表吗啉、哌啶、吡咯烷或哌嗪环,它们均可含有一个或两个来自甲基、乙基和苯基的取代基,R3代表被羟基取代的C1-C12烷基,和R4和R5相互独立地代表可任选地被羟基取代的C1-C12烷基,其中基团R4和R5中至少一个含有羟基基团。
4.按照权利要求1的式(I)香豆素衍生物的制备方法,其中(a)当Z代表-OR3时,由式(II)Meldrum氏酸和式(III)醇在20-250℃范围的温度在催化下并可任选地在稀释剂存在下制得式(IV)丙二酸衍生物;所述式(II)、(III)和(IV)如下:
式中R1、R2和R3的定义同权利要求1,b)当Z代表下式基团时:使式(V)水杨醛与式(VI)仲胺和式(VII)丙二酸衍生物于50-250℃的温度反应,该反应可任选地在稀释剂存在下进行;所述式(V)、(VI)、(VII)如下:式中R1、R2、R4和R5的定义同上,和R6代表C1-C6烷基。
5.按照权利要求1的式(I)香豆素衍生物在制备侧链上带有发光团的聚合物方面的用途。
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