KR101153721B1 - Edge-functionalized two-dimensional graphene nanoribbons and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규한 2차원 그라펜 나노리본(Two-dimensional graphene nanoribbons) 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자세하게는 유기합성적 제조방법을 이용한 고품질의 그라펜 소재 및 그라펜의 에지(Edge)에 기능성 유기 치환체의 결합을 통하여 기능 제어된 그라펜 나노리본 및 이의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따라 제조된 그라펜 나노리본은 길이가 20 내지 80 nm이고, 폭이 약 2.5 nm이며, 두께가 약 0.16 내지 0.17nm의 2차원 구조를 갖는 것이 특징이다.
The present invention relates to novel two-dimensional graphene nanoribbons and a method for producing the same.
In detail, the present invention provides a graphene nanoribbon functionally controlled by combining a high-quality graphene material using an organic synthetic method and a functional organic substituent at an edge of the graphene, and a method of manufacturing the same. Graphene nanoribbons prepared according to the present invention are characterized by having a two-dimensional structure of 20 to 80 nm in length, about 2.5 nm in width, and about 0.16 to 0.17 nm in thickness.

Description

에지 관능화 된 2차원 그라펜 나노리본 및 이의 제조방법{Edge-functionalized two-dimensional graphene nanoribbons and method for manufacturing the same}Edge-functionalized two-dimensional graphene nanoribbons and method for manufacturing the same

본 발명은 브로모벤젠으로부터 유기합성적 제조 방법에 의해 제조된 그라펜 나노리본 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to graphene nanoribbons prepared by an organic synthetic method from bromobenzene and a method for producing the same.

흑연으로부터 단일층을 분리하여 박리한 단일층을 그라펜(graphene)이라고 불린다. 그라펜은 근본적으로 탄소 원자들끼리 결합된 판형의 탄소 화합물이다. 흑연의 한 층에 해당하는 그라펜은 sp2-탄소결합으로 이루어진 단일평판 시트로 벌집 모양을 가지고 있으며, 흑연, 다이아몬드, 플러렌 및 탄소나노튜브 등 모든 흑연 소재를 구성하는 기본 구조이다. 그라펜은 다른 소재에 비하여 뛰어난 전하이동도, 낮은 면저항 및 기계적 물성 그리고 열적, 화학적 안정성 등 다양한 고유 특성들을 가지고 있다. 최근 그라펜의 물리적, 화학적, 기계적 고유 특성들을 이용한 많은 응용 관련 연구결과가 보고되고 있고, 특히 실리콘에 비하여 100배 이상의 전하 이동도를 갖고, 매우 뛰어난 전도체로서, 구리보다도 약 100배 가량의 전류를 흐르게 할 수 있는 것으로 평가되고 있다. 따라서, 이러한 특성들을 활용하여 디스플레이 및 태양전지용 전극 소재, 차세대 반도체 소자의 전하이동용 채널 소재, 전도성 고분자 필름의 첨가제 등 다양한 분야에서 기술적, 산업적 응용가치를 가지고 있다.A single layer that is separated by separating a single layer from graphite is called graphene. Graphene is essentially a plate-like carbon compound in which carbon atoms are bonded to one another. Graphene, which is a layer of graphite, is a single flat sheet made of sp2-carbon bonds and has a honeycomb shape. Graphene has various inherent characteristics such as excellent charge mobility, low sheet resistance and mechanical properties, and thermal and chemical stability compared to other materials. Recently, many application-related studies using the physical, chemical, and mechanical intrinsic properties of graphene have been reported. In particular, it has a charge mobility of more than 100 times that of silicon, and is a very excellent conductor. It is evaluated to be able to flow. Therefore, by utilizing these characteristics, it has technical and industrial application values in various fields such as electrode materials for displays and solar cells, charge transfer channel materials for next-generation semiconductor devices, and additives for conductive polymer films.

그라펜은 양호한 전기학, 열학과 역학성능을 가지고 있어 슈퍼 축전기, 실온 탄도 전계효과 트랜지스터(ballistic field effect transistors), 슈퍼 민감 센서, 마이크로 기계 공명기(resonator), 복합 기능재료와 비선형 광학재료 등 영역에서 응용전망이 매우 크다. Graphene has good electrical, thermal and mechanical performance, making it suitable for applications in supercapacitors, room temperature ballistic field effect transistors, super sensitive sensors, micromechanical resonators, composite functional materials and nonlinear optical materials. The prospect is very large.

반도체적 성질로 인해 전자적 응용이 유망한 그라펜 나노리본(graphene nanoribbon)은 대부분 흑연으로부터 직접 박리하는 방식이나 흑연의 산화공정 등을 통하여 얻고 있다. 그러한 공정에 의하여 얻어진 재료는 사용목적에 맞는 크기, 또는 균일한 크기의 재료를 얻기 어렵고, 2차원 양끝이나 모서리의 구조를 균일하게 만들거나, 목적에 맞게 변형시키기도 어려운 근본적인 문제점이 있다.
Graphene nanoribbons, which have promising electronic applications due to their semiconducting properties, are mostly obtained through direct peeling from graphite or oxidation of graphite. The material obtained by such a process has a fundamental problem that it is difficult to obtain a material having a size or a uniform size suitable for the purpose of use, and to make the structure of two-dimensional ends or corners uniform or to deform to suit the purpose.

이하 현재까지 개발된 그라펜 제조법을 간략하게 살펴본다.Below is a brief look at the graphene manufacturing method developed to date.

1. 흑연으로부터 직접 박리하는 방식:1. Peeling directly from graphite:

1) 기계적 박리 방식1) Mechanical Peeling Method

스카치테이프 등을 이용하여 흑연으로부터 한 층씩 벗겨내는 기계적 박리방식(mechanical exfoliation)이다. 기초연구에 필요한 좋은 품질의 그라펜을 얻을 수는 있지만, 너무 비효율적이어서 상용화가 어렵다(Science, 2004, 306, 666).It is a mechanical exfoliation method that peels one layer from graphite using a scotch tape or the like. Good quality graphene is needed for basic research, but it is too inefficient to commercialize it (Science, 2004, 306, 666).

2) 적당한 용매를 사용2) Use a suitable solvent

특별한 삽입물질이나 산화-환원 등의 조작 없이 적절한 용매를 사용하여 흑연으로부터 그라펜을 박리할 수 있다. 용매-그라펜 계면상호작용(interfacial interaction) 에너지가 그라펜-그라펜 계면상호작용 에너지와 잘 맞는 용매를 찾아내면 그라펜 분산수용액을 수득할 수 있다(Nature Nanotech. 2008, 3, 563).The graphene can be stripped from the graphite using a suitable solvent without any special intercalation or oxidation-reduction. Solvent-Graphene Interfacial Interaction Energy A graphene dispersion solution can be obtained by finding a solvent that is well suited to the graphene-Graphene interaction energy (Nature Nanotech. 2008, 3, 563).

3) 가열 팽창/삽입 방식3) Heating expansion / insertion method

팽창흑연(expandable graphite)을 1000℃로 가열하여 여러 층으로 이루어진 흑연박편을 만들고, 올리엄(Oleum: f-sulphuric acid/SO2)과 테트라부틸 암모늄 하이드록사이드(tetrabutyl ammonium hydroxide) 등의 분자를 그라펜 층 사이에 끼워 넣고, DSPE-mPEG(1,2-Distearoyl-Snglycero-3- Phosphoethanolamine-N-[methoxy(polyethyleneglycol)-500])을 포함하는 용액 속에 넣고 초음파 처리하여 그라펜 분산용액을 제조할 수 있다.The expanded graphite is heated to 1000 ° C. to form a multilayered graphite flake, and molecules such as Oleum (f-sulphuric acid / SO 2 ) and tetrabutyl ammonium hydroxide are used. It was sandwiched between graphene layers and placed in a solution containing DSPE-mPEG (1,2-Distearoyl-Snglycero-3- Phosphoethanolamine-N- [methoxy (polyethyleneglycol) -500]) and sonicated to prepare a graphene dispersion solution. can do.

4) 흑연의 산화/환원 방식4) Oxidation / Reduction Method of Graphite

그라펜을 산화하여 산화흑연(graphite oxide)을 만들고, 이 산화흑연을 박리한 후, 환원시켜서 그라펜을 제조한다. 산화흑연은 내부의 이중결합들이 산소와 경합하여 주로 에폭시 형태가 되고 모서리 등은 히드록시, 카르복시기, 기타 카르보닐기를 포함한 다양한 기능기를 갖게 된다. 이러한 산화흑연은 수용성이 증가하여 초음파 등에 의하여 단일 층으로 박리될 수 있으며, 히드라진 등의 환원제에 의하여 환원되어 그라펜을 수득할 수 있다.
Graphene is oxidized to form graphite oxide, the graphite oxide is stripped off, and then reduced to prepare graphene. Graphite oxide is mainly in the form of epoxy due to the internal double bonds compete with oxygen, and the edges have various functional groups including hydroxy, carboxyl group and other carbonyl groups. Such graphite oxide may be peeled into a single layer by ultrasonication or the like by increasing water solubility, and may be reduced by a reducing agent such as hydrazine to obtain graphene.

2. 증착 성장 (epitaxial growth) 방식:2. Epitaxial growth method:

각종 메탈-카바이드(Metal-carbide: Si-C, Ru-C, Ni-C 등) 등에 증착 성장시키는 방법이다. 상기 Si-C 결정 열분해 방법은 Si-C 단결정을 가열하게 되면 표면의 SiC는 분해되어 Si은 제거되며, 남아 있는 카본(C)에 의하여 그라펜 시트가 생성되는 원리이다. 이때 고온에서 메탄과 수소가스 등을 이용한다.
It is a method of depositing and growing various metal-carbides (Si-C, Ru-C, Ni-C, etc.). In the Si-C crystal pyrolysis method, when Si-C single crystal is heated, SiC on the surface is decomposed to remove Si, and a graphene sheet is generated by the remaining carbon (C). At this time, methane and hydrogen gas are used at high temperature.

3. 유기합성 방식3. Organic Synthesis Method

저분자 유기화합물로부터 유기합성하는 방식으로 제조하거나, 전구체를 합성하여 고분자 화합물로 중합 반응하는 방법이다. 현재까지 개발된 아릴-아릴의 탄소원자끼리의 결합반응은 팔라듐 등의 촉매를 사용하고 있다(Mullen, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 4216). 유기합성적인 제조방법으로 그라펜 타입의 화합물들을 제조하는 것은 세계적으로도 아직은 초기단계이지만, 중합 반응 조건이 까다롭고 중합 빈도수가 낮아 대용량, 대면적의 그라펜을 합성하는 것은 한계가 있다.It is produced by organic synthesis from a low molecular organic compound, or a method of polymerizing a precursor by synthesizing a precursor. Coupling reactions between aryl-aryl carbon atoms developed to date use a catalyst such as palladium (Mullen, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 4216). The production of graphene-type compounds by an organic synthetic method is still in its infancy in the world, but it is difficult to synthesize a large-capacity, large-area graphene due to the difficult polymerization conditions and low polymerization frequency.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 유기합성법을 이용한 단분자 그라펜 나노리본, 자세히는 그라펜의 양끝 또는 모서리에 유기 관능기를 정착함으로써 용매에 높은 분산성을 가지고, 구조와 기능이 제어된 그라펜 나노리본 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a monomolecular graphene nanoribbon using an organic synthesis method, more specifically, a graphene having high dispersibility in a solvent by fixing organic functional groups at both ends or corners of graphene, and having controlled structure and function. An object of the present invention is to provide a pen nanoribbon and a method of manufacturing the same.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명자들은 수많은 연구를 수행한 결과, 놀랍게도 값싼 원료인 브로모벤젠을 출발물질로 하여 그라펜을 제조하고, 특히 그라펜의 양끝이나 모서리에 유기 관능기로 치환함으로써 여러 가지 용매에 분산성을 높일 수 있으며, 구조와 기능을 제어할 수 있고, 품질을 갖는 유기 관능화된 2차원 그라펜 나노리본을 제조할 수 있었다. 본 발명의 에지 유기관능화된 그라펜은 용매에 대한 분산성을 크게 향상시킴으로써, 종래의 그라펜이 용매에 대한 분산성이 문제되어 응용 분야의 제한이 있던 단점을 보완할 수 있는 놀라운 효과가 있다.In order to achieve the above object, the present inventors have conducted numerous studies. As a result, surprisingly inexpensive bromobenzene is used as a starting material to prepare graphene, and in particular, by replacing organic functional groups at both ends or corners of graphene, The organic functionalized two-dimensional graphene nanoribbons with high dispersibility in the solvent, control of structure and function, and quality can be prepared. The edge organofunctionalized graphene of the present invention greatly improves dispersibility in a solvent, and thus, the graphene has a surprising effect of compensating for the disadvantages of the conventional graphene having a problem of dispersibility in a solvent. .

또한, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 그라펜 나노리본은 10 nm 이하의 폭, 자세하게는 2.5 nm의 폭을 갖는 그라펜 나노리본으로써, 종래에 그라펜 나노리본의 폭이 10 nm 이하의 조건에서 반도체 특성을 나타냄이 공지된 바, 본 발명의 그라펜 나노리본은 매우 우수한 반도체 특성을 갖는 재료를 제공한다.In addition, the graphene nanoribbons prepared by the manufacturing method of the present invention are graphene nanoribbons having a width of 10 nm or less, specifically, a width of 2.5 nm. Conventionally, the graphene nanoribbons have a width of 10 nm or less. It is known to exhibit semiconductor properties in that the graphene nanoribbons of the present invention provide materials with very good semiconductor properties.

본 발명은 유기화학적 합성법을 이용하여 고품질 그라펜 나노리본 또는 이의 제조방법을 제공하며, 특히 그라펜 나노리본의 에지에 유기 관능기가 치환함으로써 분산성이 용이하며, 기능 및 구조를 제어할 수 있는, 하기 화학식 1의 2차원 그라펜 나노리본을 제공한다.The present invention provides a high-quality graphene nanoribbon or a method for producing the same using an organic chemical synthesis method, in particular, by dispersing an organic functional group at the edge of the graphene nanoribbon, easy dispersibility, and can control the function and structure, To provide a two-dimensional graphene nanoribbons of the formula (1).

또한 본 발명은 우선 벤젠고리 유도체의 빌딩 블록(building block) 설계 및 제조하는 단계; 벤젠고리 전구체의 양끝이나 모서리에 유기화학적 합성법을 이용하여 기능성 유기 치환체를 도입하는 단계; 및 중합 반응 및 탈수소 반응에 따라 하기 화학식 1로 표시되는 그라펜 나노리본을 제조하는 단계;를 포함하는 하기 화학식 1의 2차 그라펜 나노리본의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of designing and manufacturing a building block (building block) of the benzene ring derivative; Introducing functional organic substituents at both ends or corners of the benzene ring precursor using an organic chemical synthesis method; And preparing a graphene nanoribbon represented by the following Chemical Formula 1 according to a polymerization reaction and a dehydrogenation reaction.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112010016510503-pat00001
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[상기 화학식 1에서, R1은 수소원자, (C1-C8)알킬, (C1-C10)알콕시, 디(C1-C4)알킬아미노(C1-C4)알콕시 및

Figure 112010016510503-pat00002
로부터 선택되고, R5는 (C1-C4)알킬이고, a는 1 내지 4이고, b는 1 내지 4이며; R2는 B[OCH2C(Me)2]2 또는 아릴이고; R3는 수소원자 또는 요오드원자이고; n은 2 내지 20이다.]
[In Formula 1, R 1 is a hydrogen atom, (C1-C8) alkyl, (C1-C10) alkoxy, di (C1-C4) alkylamino (C1-C4) alkoxy and
Figure 112010016510503-pat00002
Is selected from R 5 is (C 1 -C 4) alkyl, a is 1-4, b is 1-4; R 2 is B [OCH 2 C (Me) 2 ] 2 or aryl; R 3 is a hydrogen atom or an iodine atom; n is 2 to 20.]

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 상기 화학식 1의 2차원 그라펜 나노리본을 제조하기 위하여, 두 가지 양태의 제조방법으로 실시할 수 있다. The present invention can be carried out by the production method of the two aspects in order to manufacture the two-dimensional graphene nanoribbons of the formula (1).

출발물질은 상업적으로 구매가 용이하고 가격이 저렴하여 재료비용을 절감할 수 있는 물질로서, 헥사브로모벤젠을 이용한다. 종래에 유기합성법을 이용한 그라펜 나노리본의 제조를 위해 디클로로테트라브로모벤젠(dichlorotetrabromobenzene)을 별도로 제조하여 출발물질로 사용한 것과 비교하여, 본 발명은 헥사브로모벤젠을 이용함으로써 재료비용을 줄일 수 있는 제조 공정이다. The starting material is hexabromobenzene, which is commercially available and inexpensive to reduce material costs. Dichlorotetrabromobenzene (dichlorotetrabromobenzene) for the production of graphene nanoribbon using the organic synthesis method compared with the conventional production of the starting material, the present invention can reduce the material cost by using hexabromobenzene Manufacturing process.

본 발명은 상기 화학식 1의 2차원 그라펜 나노리본을 제조함에 있어서, 제1양태로서, The present invention in the preparation of the two-dimensional graphene nanoribbons of the formula (1), as a first aspect,

(a) 헥사브로모벤젠, 그리냐드 시약(Grignard reagent) 및 아이오딘(I2)을 상온 반응하여 하기 화학식 4의 화합물을 수득하는 단계;(a) reacting hexabromobenzene, Grignard reagent, and iodine (I 2 ) at room temperature to obtain a compound of formula 4;

(b) 상기 (a) 단계의 화학식 4의 화합물에 촉매 및 하기 화학식 5의 화합물을 첨가하고 중합하여 하기 화학식 6의 화합물을 수득하는 단계; 및(b) adding a catalyst and a compound of formula 5 to the compound of formula 4 of step (a) and polymerizing to obtain a compound of formula 6; And

(c) 상기 (b) 단계의 화학식 6의 화합물에 탈수소화 반응하여 하기 화학식 2의 화합물을 제조하는 단계;(c) dehydrogenating the compound of Chemical Formula 6 to prepare a compound of Chemical Formula 2;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 그라펜 나노리본의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a two-dimensional graphene nanoribbons comprising a.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112010016510503-pat00003
Figure 112010016510503-pat00003

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112010016510503-pat00004
Figure 112010016510503-pat00004

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure 112010016510503-pat00005
Figure 112010016510503-pat00005

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112010016510503-pat00006
Figure 112010016510503-pat00006

상기 화학식 2, 4 및 6에서, R1은 수소원자, (C1-C8)알킬, (C1-C10)알콕시, 디(C1-C4)알킬아미노(C1-C4)알콕시 및

Figure 112010016510503-pat00007
로부터 선택되고, R5는 (C1-C4)알킬이고, a는 1 내지 4이고, b는 1 내지 4이며; n은 2 내지 20이다.
In Chemical Formulas 2, 4, and 6, R 1 represents a hydrogen atom, (C 1 -C 8) alkyl, (C 1 -C 10) alkoxy, di (C 1 -C 4) alkylamino (C 1 -C 4) alkoxy and
Figure 112010016510503-pat00007
Is selected from R 5 is (C 1 -C 4) alkyl, a is 1-4, b is 1-4; n is 2 to 20.

본 발명은 상기 화학식 1의 2차원 그라펜 나노리본을 제조함에 있어서, 제2양태로서,The present invention in the preparation of the two-dimensional graphene nanoribbons of the formula (1), as a second aspect,

(a′) 헥사브로모벤젠, 그리냐드 시약 및 아이오딘(I2)을 상온 반응하여 하기 화학식 4의 화합물을 수득하는 단계;(a ′) reacting hexabromobenzene, Grignard reagent, and iodine (I 2 ) at room temperature to obtain a compound of formula 4;

(b′) 상기 (a′) 단계의 화학식 4의 화합물에 촉매 및 하기 화학식 5의 화합물을 첨가하고 중합하여 하기 화학식 6의 화합물을 수득하는 단계;(b ') adding a catalyst and a compound of formula 5 to the compound of formula 4 of step (a') and polymerizing to obtain a compound of formula 6;

(c′) 상기 (b′) 단계의 화학식 6의 화합물에 브로모(C6-C30)아릴 또는 페닐브롬산을 첨가하여 치환반응하고 하기 화학식 7의 화합물을 수득하는 단계; 및(c ′) adding a bromo (C6-C30) aryl or phenylbromic acid to the compound of Formula 6 of step (b ′) to obtain a compound of Formula 7; And

(d′) 상기 (c′) 단계의 화학식 7의 화합물에 탈수소화 반응하여 하기 화학식 3의 화합물을 제조하는 단계;(d ′) preparing a compound of Formula 3 by dehydrogenation of the compound of Formula 7 of step (c ′);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 그라펜 나노리본의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a two-dimensional graphene nanoribbons comprising a.

[화학식 3](3)

Figure 112010016510503-pat00008
Figure 112010016510503-pat00008

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112010016510503-pat00009
Figure 112010016510503-pat00009

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure 112010016510503-pat00010
Figure 112010016510503-pat00010

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112010016510503-pat00011
Figure 112010016510503-pat00011

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112010016510503-pat00012
Figure 112010016510503-pat00012

상기 화학식 3, 4, 6 및 7에서, R1은 수소원자, (C1-C8)알킬, (C1-C10)알콕시, 디(C1-C4)알킬아미노(C1-C4)알콕시 및

Figure 112010016510503-pat00013
로부터 선택되고, R5는 (C1-C4)알킬이고, a는 1 내지 4이고, b는 1 내지 4이며; R6는 B[OCH2C(Me)2]2 또는 아릴이고 ; R7는 수소원자 또는 요오드원자이고; n은 2 내지 20이다.
In Chemical Formulas 3, 4, 6 and 7, R 1 represents a hydrogen atom, (C 1 -C 8) alkyl, (C 1 -C 10) alkoxy, di (C 1 -C 4) alkylamino (C 1 -C 4) alkoxy and
Figure 112010016510503-pat00013
Is selected from R 5 is (C 1 -C 4) alkyl, a is 1-4, b is 1-4; R 6 is B [OCH 2 C (Me) 2 ] 2 or aryl; R 7 is a hydrogen atom or an iodine atom; n is 2 to 20.

본 발명의 상기 제1양태 및 제2양태의 (a) 및 (a′)단계는 헥사브로모벤젠을 테트라하이드로퓨란, 에테르, 벤젠 등의 유기용매에 용해하고 아르곤, 헬륨 및 질소로부터 선택되는 1종 이상의 비활성기체분위기 하에서 상기 화학식 1의 R1과 동일한 치환기를 함유한 그리냐드 시약을 첨가하여 반응하고, 여기에 아이오딘(I2)을 더 첨가하여 반응함으로써, 상기 화학식 4로 표시되는 디아이오도테트라아릴벤젠(diiodotetraarylbenzene) 화합물을 수득한다. Steps (a) and (a ′) of the first and second aspects of the present invention are performed by dissolving hexabromobenzene in an organic solvent such as tetrahydrofuran, ether, benzene and the like selected from argon, helium and nitrogen. Under the inert gas atmosphere of at least one species, the reaction is carried out by adding a Grignard reagent containing the same substituent as R 1 of Formula 1, and further adding iodine (I 2 ) to the diiodo represented by Formula 4 above. Yield a diaryltetraarylbenzene compound.

본 발명은 상기 화학식 4의 디아이오도테트라아릴벤젠을 중간물질로 생성함으로써, 그라펜 나노리본이 반도체 특성을 위한 물리적 특성을 갖는데 매우 효과적이며, 즉, 그라펜 나노리본의 폭이 10 nm 이하로 제조하는데 매우 중요한 중간물질이며, 보다 자세하게 본 발명에 의해 제조된 그라펜 나노리본이 2.5 nm의 폭을 갖는 그라펜 나노리본을 제공하는데 핵심 역할을 하는 중간물질이다.The present invention is to produce a diiodotetraarylbenzene of the formula (4) as an intermediate, the graphene nanoribbons are very effective in having physical properties for the semiconductor properties, that is, the width of the graphene nanoribbon is prepared to less than 10 nm The graphene nanoribbons prepared by the present invention in more detail are the intermediates that play a key role in providing the graphene nanoribbons having a width of 2.5 nm.

상기 그리냐드 시약은 R11-페닐-MgBr, 또는 R11-페닐-Br 및 Mg의 혼합물인 것을 이용할 수 있으며, 상기 R11은 수소원자, (C1-C8)알킬 및 (C1-C4)알콕시로부터 선택되는 것이다. 바람직하게 R11은 수소원자, 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, tert-부틸, 메톡시, 에톡시 및 프로폭시로부터 선택된다.The Grignard reagent may be R 11 -phenyl-MgBr or a mixture of R 11 -phenyl-Br and Mg, wherein R 11 is selected from a hydrogen atom, (C 1 -C 8) alkyl and (C 1 -C 4) alkoxy It is chosen. Preferably R 11 is selected from hydrogen atom, methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, tert-butyl, methoxy, ethoxy and propoxy.

상기 제1양태 및 제2양태의 (a) 및 (a′)단계는 하기 반응식 1을 통하여 더 잘 이해될 수 있으며, 하기 반응식 1은 본 발명의 실시일례를 들어 도시한 것이다.Steps (a) and (a ′) of the first and second aspects may be better understood through Scheme 1 below, which illustrates the embodiment of the present invention.

[반응식 1]Scheme 1

Figure 112010016510503-pat00014

Figure 112010016510503-pat00014

또한 본 발명은 (a) 및 (a′)단계에서 상기 화학식 4의 R1의 기환기가 탄소수 2개 이상의 알콕시 또는 이의 유도체인 경우, 더욱 더 고수율로 수득하기 위하여 상기 화학식 4에서 모서리 부분 R1의 치환기를 메톡시로 치환한 것으로부터 트리브로모보란을 첨가하여 반응함으로써 메톡시를 히드록시(-OH) 그룹으로 치환할 수 있으며, 이는 매우 반응이 간단하고 고수율로 수득할 수 있는 장점이 있다. 히드록시 그룹으로 치환된 디아이오도아릴벤젠은 목적하는 유기치환기를 함유하는 할로겐화물 및 염기를 첨가하여 반응함으로써 보다 긴 사슬을 매우 간단하고 효과적으로 생성할 수 있다. 이는 그라펜 나노리본의 에지(edge) 부분에 헤테로 관능화된 그라펜을 제조하는 매우 효과적인 중간 물질을 제공한다. 이해를 돕기 위하여 하기 반응식 2는 실시일례를 들어 도시하였다.In addition, the present invention is in the case of (a) and (a ') in the case that the ring group of R 1 of Formula 4 is alkoxy or derivatives of 2 or more carbon atoms, in order to obtain even higher yields in the corner portion R in Formula 4 By adding tribromoborane and reacting the substituent of 1 with methoxy, methoxy can be substituted with hydroxy (-OH) groups, which is very simple in reaction and can be obtained in high yield. There is this. Diiodoarylbenzene substituted with hydroxy groups can produce longer chains very simply and effectively by addition of a halide and base containing the desired organic substituent. This provides a very effective intermediate for producing heterofunctionalized graphene at the edge portion of the graphene nanoribbon. Scheme 2 is shown by way of example for better understanding.

[반응식 2]Scheme 2

Figure 112010016510503-pat00015

Figure 112010016510503-pat00015

본 발명의 상기 제1양태 및 제2양태의 (b) 및 (b′)단계는 상기 (a) 및 (a′) 단계로부터 수득한 상기 화학식 4의 화합물을 톨루엔 등의 유기용매에 용해하고 상기 화학식 5의 화합물[1,4-bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)benzene]를 첨가하여 스즈키-커플링(Suzuki-coupling) 반응에 의해 그라펜 전구물질인 상기 화학식 6의 화합물을 생성할 수 있다. Steps (b) and (b ') of the first and second aspects of the present invention dissolve the compound of formula 4 obtained from the steps (a) and (a') in an organic solvent such as toluene and Suzuki-coupling reaction with the addition of the compound of formula 5 [1,4-bis (4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl) benzene] It is possible to produce a compound of Formula 6, which is a graphene precursor.

상기 화학식 5의 화합물은 상업적으로 구매가 용이하고 가격이 저렴하기 때문에 재료비용을 절감할 수 있다. The compound of Formula 5 may reduce material costs because it is easy to purchase commercially and the price is low.

상기 (b) 및 (b′)단계는 촉매를 더 첨가하는 것이 바람직하며, 상기 촉매는 팔라듐계 촉매, 상-전이 촉매 및 염기 화합물의 혼합물인 것이 반응을 보다 효율적으로 행하는데 효과적이다. 상기 팔라듐계 촉매는 상기 화학식 4로부터 상기 화학식 6의 화합물을 생성하는데 효과에 영향을 미치지 않는다면 제한을 두지 않지만, 구체적으로는 Pd2dba3CHCl3, Pd(OAc)2, (dppf)PdCl2, (PPh3)2PdCl2, (DPEphos)PdCl2, Pd(CH3CN)2Cl2, Pd(PhCN)2Cl2, Pd(PPh3)4 및 PdCl2로부터 선택되는 1종 이상을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 Pd(PPh3)4을 이용하는 것이 보다 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 상기 상-전이 촉매는 상기 화학식 4로부터 상기 화학식 6 또는 7의 화합물을 생성하는데 효과에 영향을 미치지 않는다면 제한을 두지 않지만, 구체적으로는 15-크라운-5, 18-크라운-6, 테트라부틸암모늄 히드로겐설페이트, 테트라부틸암모늄 브로마이드, 테트라부틸암모늄 클로라이드, 테트라옥틸암모늄 브로마이드, 테트라옥틸암모늄 클로라이드, 메틸트리데실암모늄 클로라이드, 메틸트리옥틸암모늄 클로라이드(Aliquat 336) 및 메틸트리부틸암모늄 클로라이드로부터 선택되는 1종 이상을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 메틸트리옥틸암모늄 클로라이드(Aliquat 336)을 이용하는 것이 보다 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 상기 염기 화합물은 K2CO3, Na2CO3, NaHCO3, KHCO3 및 CaCO3로부터 선택되는 1종 이상을 이용할 수 있다.In the steps (b) and (b '), it is preferable to further add a catalyst, and the catalyst is a mixture of a palladium-based catalyst, a phase-transfer catalyst and a base compound, which is effective for carrying out the reaction more efficiently. The palladium-based catalyst is not limited unless it affects the effect of producing the compound of Formula 6 from Formula 4, specifically, Pd 2 dba 3 CHCl 3 , Pd (OAc) 2 , (dppf) PdCl 2 , (PPh 3 ) 2 PdCl 2 , (DPEphos) PdCl 2 , Pd (CH 3 CN) 2 Cl 2 , Pd (PhCN) 2 Cl 2 , Pd (PPh 3 ) 4 and PdCl 2 may be used Preferably, Pd (PPh 3 ) 4 is used to improve the yield. The phase-transfer catalyst is not limited unless it affects the effect of producing the compound of Formula 6 or 7 from Formula 4, but specifically 15-crown-5, 18-crown-6, tetrabutylammonium hydro At least one selected from gensulfate, tetrabutylammonium bromide, tetrabutylammonium chloride, tetraoctylammonium bromide, tetraoctylammonium chloride, methyltridecylammonium chloride, methyltrioctylammonium chloride (Aliquat 336) and methyltributylammonium chloride It may be used, preferably using methyl trioctyl ammonium chloride (Aliquat 336) there is an advantage that can improve the yield more. The base compound may be one or more selected from K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , NaHCO 3 , KHCO 3 and CaCO 3 .

본 발명은 상기 촉매를 이용함으로써, 길이 20 내지 80 nm의 그라펜 나노리본을 제조하는데 효과적이며, 종래의 유기합성법에 의한 그라펜 나노리본의 길이가 최대 10 nm였던 것과 비교하여, 매우 향상된 제조 공정 기술이다.The present invention is effective in producing graphene nanoribbons having a length of 20 to 80 nm by using the catalyst, and a very improved manufacturing process compared to the graphene nanoribbons obtained by the organic synthesis method up to 10 nm in length. Technology.

본 발명의 상기 제1양태 및 제2양태의 (b) 및 (b′)단계는 환류 반응하는 것이 바람직하다.Preferably, steps (b) and (b ') of the first and second aspects of the present invention are subjected to reflux reaction.

본 발명의 상기 제2양태의 (c′)단계는 상기 화학식 6의 화합물을 브로모(C6-C30)아릴 또는 페닐브롬산을 첨가하여 치환함으로써 좌, 우 양끝의 치환기가

Figure 112010016510503-pat00016
는 B(OH)2 또는 (C6-C30)아릴로 치환할 수 있고, 아이오다이드(iodide)는 수소원자로 더 치환할 수도 있다.Step (c ′) of the second aspect of the present invention is to replace the compound of formula 6 by adding bromo (C6-C30) aryl or phenylbromic acid, so that the substituents at the left and right ends
Figure 112010016510503-pat00016
May be substituted with B (OH) 2 or (C6-C30) aryl, and iodide may be further substituted with a hydrogen atom.

본 발명의 상기 제1양태의 (b) 단계 및 제2양태의 (b′) 및 (c′) 단계는 하기 반응식 3에 의해 보다 더 잘 이해될 수 있다. 하기 반응식 3은 본 발명의 실시일례를 도시한 것이다.Step (b) of the first aspect of the present invention and steps (b ') and (c') of the second aspect can be better understood by the following Scheme 3. Scheme 3 below illustrates an embodiment of the present invention.

[반응식 3]Scheme 3

Figure 112010016510503-pat00017

Figure 112010016510503-pat00017

본 발명의 상기 제1양태의 (c) 단계 및 제2양태의 (d) 단계는 각각 화학식 6의 화합물 또는 화학식 7의 화합물을 탈수소화 반응에 따라 그라펜 소재를 제조할 수 있다. 본 발명은 상기 탈수소화 반응을 위해 이용될 수 있는 원료로서 탈수소화 반응에 의해 그라펜을 형성할 수 있다면 제한을 두지 않지만, 특별히 FeCl3 및 니트로메탄을 이용하여 탈수소화 하는 방법을 제공한다. 상기 탈수소화 반응에 의해 그라펜을 제조하는 단계는 하기 반응식 4에 의해 보다 잘 이해될 수 있으며, 하기 반응식 4는 본 발명의 실시일례를 도시한 것이다.Step (c) and step (d) of the second aspect of the present invention may prepare a graphene material according to the dehydrogenation reaction of the compound of Formula 6 or the compound of Formula 7, respectively. The present invention provides a method for dehydrogenation using FeCl 3 and nitromethane, although not particularly limited, if graphene can be formed by dehydrogenation as a raw material that can be used for the dehydrogenation reaction. The step of preparing the graphene by the dehydrogenation reaction can be better understood by the following Scheme 4, the following scheme 4 shows an embodiment of the present invention.

[반응식 4]Scheme 4

Figure 112010016510503-pat00018

Figure 112010016510503-pat00018

본 발명의 상기 화학식 2 내지 화학식 7은 보다 바람직하게는 R1이 수소원자, 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, tert-부틸, 에톡시, n-프로폭시, n-부톡시, tert-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, n-헥실옥시, n-옥틸옥시, 디메틸아미노메톡시, 디에틸아미노메톡시, 디메틸아미노에톡시, 디에틸아미노에톡시 및 2-(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)에톡시로부터 선택되고; R6은 B[OCH2C(Me)2]2 또는 페닐이며; R7은 요오드원자 또는 수소원자이며; n은 8 내지 20인 것이 보다 바람직하다.Formula 2 to Formula 7 of the present invention more preferably R 1 is a hydrogen atom, methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, tert-butyl, ethoxy, n-propoxy, n-butoxy, tert -Butoxy, n-pentyloxy, neopentyloxy, n-hexyloxy, n-octyloxy, dimethylaminomethoxy, diethylaminomethoxy, dimethylaminoethoxy, diethylaminoethoxy and 2- (2 -(2-methoxyethoxy) ethoxy) ethoxy; R 6 is B [OCH 2 C (Me) 2 ] 2 or phenyl; R 7 is an iodine atom or a hydrogen atom; As for n, it is more preferable that it is 8-20.

본 발명의 제1양태 및 제2양태의 모든 반응 공정은 아르곤, 헬륨 및 질소로부터 선택되는 1종 이상의 비활성기체 분위기 하에서 실시한다.
All reaction processes of the first and second aspects of the invention are carried out under one or more inert gas atmospheres selected from argon, helium and nitrogen.

본 발명은 상기 제1양태 및 제2양태의 2차원 그라펜 나노리본의 제조방법에 의해 제조된 하기 화학식 1의 화합물을 제공한다.The present invention provides a compound represented by the following Chemical Formula 1 prepared by the method for preparing the two-dimensional graphene nanoribbons of the first and second aspects.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112010016510503-pat00019
Figure 112010016510503-pat00019

상기 화학식 1에서, R1은 수소원자, (C1-C8)알킬, (C1-C10)알콕시, 디(C1-C4)알킬아미노(C1-C4)알콕시 및

Figure 112010016510503-pat00020
로부터 선택되고, R5는 (C1-C4)알킬이고, a는 1 내지 4이고, b는 1 내지 4이며; R2는 B[OCH2C(Me)2]2 또는 아릴이며; R3는 수소원자 또는 요오드원자이며; n은 2 내지 20이다.In Formula 1, R 1 is a hydrogen atom, (C1-C8) alkyl, (C1-C10) alkoxy, di (C1-C4) alkylamino (C1-C4) alkoxy and
Figure 112010016510503-pat00020
Is selected from R 5 is (C 1 -C 4) alkyl, a is 1-4, b is 1-4; R 2 is B [OCH 2 C (Me) 2 ] 2 or aryl; R 3 is a hydrogen atom or an iodine atom; n is 2 to 20.

더 바람직하게, 상기 화학식 1에서 R1은 수소원자, 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, tert-부틸, 에톡시, n-프로폭시, n-부톡시, tert-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, n-헥실옥시, n-옥틸옥시, 디메틸아미노메톡시, 디에틸아미노메톡시, 디메틸아미노에톡시, 디에틸아미노에톡시 및 2-(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)에톡시로부터 선택되고; R2는 B[OCH2C(Me)2]2 또는 페닐이며; R3는 수소원자 또는 요오드원자이며; n은 8 내지 16인 것을 특징으로 하는 2차원 그라펜 나노리본을 제공한다.More preferably, in Formula 1, R 1 represents a hydrogen atom, methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, tert-butyl, ethoxy, n-propoxy, n-butoxy, tert-butoxy, n- Pentyloxy, neopentyloxy, n-hexyloxy, n-octyloxy, dimethylaminomethoxy, diethylaminomethoxy, dimethylaminoethoxy, diethylaminoethoxy and 2- (2- (2-methoxy Ethoxy) ethoxy) ethoxy; R 2 is B [OCH 2 C (Me) 2 ] 2 or phenyl; R 3 is a hydrogen atom or an iodine atom; n is a two-dimensional graphene nanoribbons, characterized in that 8 to 16.

본 발명의 상기 2차원 그라펜 나노리본은 가로길이가 20 내지 80 nm이고, 세로길이가 약 2.5 nm이며, 두께가 약 0.16 내지 0.17nm의 2차원 구조인 것이 특징이다. 그라펜 나노리본은 반도체 특성을 갖기 위해서 그라펜의 폭이 10nm 이하가 되도록 하는 것이 가장 중요한 관건인 것과 비교하여, 본 발명은 2.5 nm의 폭을 갖는 그라펜 나노리본으로써, 우수한 반도체 특성을 가지며, 우수한 트랜지스터 특성을 나타낼 것으로 기대된다.The two-dimensional graphene nanoribbons of the present invention has a horizontal length of 20 to 80 nm, a vertical length of about 2.5 nm, and a thickness of about 0.16 to 0.17 nm in a two-dimensional structure. Compared to graphene nanoribbons, the most important factor is that the graphene width should be 10 nm or less in order to have semiconductor characteristics. The present invention is a graphene nanoribbon having a width of 2.5 nm, and has excellent semiconductor characteristics. It is expected to exhibit excellent transistor characteristics.

또한 본 발명의 에지 유기관능화 된 2차원 그라펜 나노리본은 도 7과 같이 용매에 대한 분산성이 매우 우수한 특성을 갖는다. 종래의 그라펜이 용매에 분산도가 낮아 응용분야가 한정되었던 점을 감안하면 트랜지스터 분야 외에 그라펜의 반도체 특성을 요하는 반도체 분야 등 전자소자의 다양한 분야에서 응용할 수 있을 것으로 기대된다. 상기 본 발명의 에지 유기관능화 된 2차원 그라펜 나노리본에 대하여 우수한 분산성을 갖는 유기용매로는 디메틸술폭시드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸아세트아미드(DMAc), 피디린, 아세톤, 테트라하이드로퓨란(THF), 디옥산(Dioxane), 헥사메틸포스포라이드(HMPA), 디클로로메탄, 클로로포름, 톨루엔, 벤젠, 디클로로벤젠 및 테트라클로로에탄으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
In addition, the edge organic functionalized two-dimensional graphene nanoribbons of the present invention has a very excellent dispersibility to the solvent as shown in FIG. Considering that the conventional graphene has a limited dispersion due to low dispersion in solvents, it is expected that the graphene may be applied to various fields of electronic devices such as semiconductor fields requiring semiconductor characteristics of graphene in addition to transistor fields. The organic solvent having excellent dispersibility with respect to the edge organic functionalized two-dimensional graphene nanoribbons of the present invention is dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), pyridin, At least one selected from acetone, tetrahydrofuran (THF), dioxane, hexamethylphosphoride (HMPA), dichloromethane, chloroform, toluene, benzene, dichlorobenzene and tetrachloroethane can be used.

본 발명은 종래에 디클로로테트라브로모벤젠을 별도로 제조하여 출발물질로 선택하였으나, 본 발명에서는 상업적으로 구매가 용이하고 가격이 저렴하여 재료비용을 절감할 수 있는 물질인 헥사브로모벤젠을 이용하여 디아이오다이드아릴벤젠을 제조함으로써, 공정비용 등의 경제적 효과를 얻을 수 있으며, 본 발명은 Pd 촉매를 이용함으로써, 그라펜 나노리본의 길이를 제어할 수 있으며, 종래의 그라펜 나노리본보다 길이가 매우 향상된 그라펜 나노리본을 제조할 수 있으며, 그라펜 나노리본의 에지 부분에 메톡시기를 도입함으로써, 긴 사슬의 관능기를 갖는 그라펜 나노리본을 고수율로 제조할 수 있다.In the present invention, dichlorotetrabromobenzene was prepared separately and selected as a starting material. However, in the present invention, it is easy to purchase commercially and inexpensive, so that the material cost can be reduced. By producing an amide arylbenzene, economic effects such as process costs can be obtained, and the present invention can control the length of the graphene nanoribbons by using a Pd catalyst, and has a much longer length than the conventional graphene nanoribbons. Improved graphene nanoribbons can be prepared, and by introducing methoxy groups into the edge portions of the graphene nanoribbons, graphene nanoribbons having long chain functional groups can be produced in high yield.

또한, 본 발명의 그라펜 나노리본은 길이가 20-80 nm이고, 폭이 2.5 nm 인 그라펜 나노리본을 제공함으로써, 반도체 특성이 우수하여 우수한 전기적 특성을 갖는 트랜지스터 등의 소자를 제작하는 핵심 재료를 제공할 수 있다.
In addition, the graphene nanoribbons of the present invention provides a graphene nanoribbon having a length of 20-80 nm and a width of 2.5 nm, thereby providing a core material for producing devices such as transistors having excellent semiconductor properties and excellent electrical properties. Can be provided.

도 1은 실시예 10의 폴리머 2c의 1H-NMR 스펙트럼을 나타낸다.
도 2는 실시예 10의 폴리머 2c의 13C-NMR 스펙트럼을 나타낸다.
도 3은 실시예 10 내지 실시예 12의 폴리머 2c(A), 2d(B), 그리고 2g(C)의 MALDI-TOF(Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization) 스펙트럼을 나타낸다.
도 4는 실시예 13의 그라펜 3g의 라만 스펙트럼을 나타낸다.
Laser wavelength: 514 nm; Laser power: 3 mW; Laser spot size : 5 μm
도 5는 실시예 13의 그라펜 3g의 주사터널현미경(STM) Image를 나타낸다.
도 6은 실시예 13의 그라펜 3g의 주사터널현미경(STM) Image를 나타낸다.
도 7은 실시예 13의 그라펜 3g을 THF 용매에 분산시킨 샘플이다.
1 shows the 1 H-NMR spectrum of Polymer 2c of Example 10. FIG.
2 shows the 13 C-NMR spectrum of polymer 2c of Example 10. FIG.
FIG. 3 shows Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI-TOF) spectra of polymers 2c (A), 2d (B), and 2g (C) of Examples 10-12.
4 shows the Raman spectrum of 3 g of graphene of Example 13. FIG.
Laser wavelength: 514 nm; Laser power: 3 mW; Laser spot size: 5 μm
FIG. 5 shows a scanning tunnel microscope (STM) image of 3 g of graphene of Example 13. FIG.
FIG. 6 shows a scanning tunnel microscope (STM) image of 3 g of graphene of Example 13. FIG.
7 is a sample in which 3 g of graphene of Example 13 was dispersed in a THF solvent.

이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의거하여 좀 더 상세히 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 한정하지는 않는다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples. However, the following examples are not intended to limit the invention only.

[실시예 1] 1a의 제조Example 1 Preparation of 1a

Figure 112010016510503-pat00021
Figure 112010016510503-pat00021

헥사브로모벤젠 (551 mg, 1 mmol)과 테트라하이드로퓨란 (15 mL)을 둥근 바닥 플라스크에 넣고 아르곤으로 충진하였다. 3M의 페닐마그네슘브로마이드 (4 mL, 12 mmol)를 시린지를 이용하여 천천히 점적하고, 아르곤 분위기하에 상온에서 24시간 동안 교반하였다. 반응용액에 아이오딘 (1.523 g, 6 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (5 mL)에 녹여 첨가하고 상온에서 2시간 동안 교반하였다. 반응용액에 1N의 소듐 설파이트 (10mL)로 남아있는 아이오딘을 제거하였다. 증류수 (25 mL)와 디에틸에테르 (10 mL)를 넣고 두 층으로 나눈 뒤 생성된 고체를 여과하여 진공 건조하였다.(342 mg, 수율: 54 %)Hexabromobenzene (551 mg, 1 mmol) and tetrahydrofuran (15 mL) were placed in a round bottom flask and filled with argon. 3M phenylmagnesium bromide (4 mL, 12 mmol) was slowly added dropwise using a syringe and stirred for 24 hours at room temperature under an argon atmosphere. Iodine (1.523 g, 6 mmol) was added to the reaction solution in tetrahydrofuran (5 mL) and stirred at room temperature for 2 hours. The remaining iodine was removed from the reaction solution with 1 N sodium sulfite (10 mL). Distilled water (25 mL) and diethyl ether (10 mL) were added, divided into two layers, and the resulting solid was filtered and dried in vacuo. (342 mg, yield: 54%).

1H NMR(300MHz, CDCl3) δ 7.21-7.11 (m, 12H), 7.06-7.03 (m, 8H)
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) δ 7.21-7.11 (m, 12H), 7.06-7.03 (m, 8H)

[실시예 2] 1b의 제조Example 2 Preparation of 1b

Figure 112010016510503-pat00022
Figure 112010016510503-pat00022

헥사브로모벤젠 (551 mg, 1 mmol)과 테트라하이드로퓨란 (15 mL)을 둥근 바닥 플라스크에 넣고 아르곤으로 충진하였다. 1M의 톨릴마그네슘브로마이드 (12 mL, 12 mmol)를 시린지를 이용하여 천천히 점적하고, 아르곤 분위기하에 상온에서 12시간 동안 교반하였다. 반응용액에 아이오딘 (1.523 g, 6 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (5 mL)에 녹여 첨가하고 상온에서 2시간 동안 교반하였다. 반응용액에 1N의 소듐 설파이트 (10mL)로 남아있는 아이오딘을 제거하였다. 증류수 (25 mL)와 디에틸에테르 (10 mL)를 넣고 두 층으로 나눈 뒤 생성된 고체를 여과하여 진공 건조하였다.(180 mg, 수율: 46 %)Hexabromobenzene (551 mg, 1 mmol) and tetrahydrofuran (15 mL) were placed in a round bottom flask and filled with argon. 1 M tolymagnesium bromide (12 mL, 12 mmol) was slowly added dropwise using a syringe and stirred for 12 hours at room temperature under an argon atmosphere. Iodine (1.523 g, 6 mmol) was added to the reaction solution in tetrahydrofuran (5 mL) and stirred at room temperature for 2 hours. The remaining iodine was removed from the reaction solution with 1 N sodium sulfite (10 mL). Distilled water (25 mL) and diethyl ether (10 mL) were added, divided into two layers, and the resulting solid was filtered and dried in vacuo. (180 mg, yield: 46%)

1H NMR(300MHz, CDCl3) 6.98 (d, 8H, J = 8.1 Hz), 6.91 (d, 8H, J = 8.0 Hz), 2.25 (s, 12H)
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) 6.98 (d, 8H, J = 8.1 Hz), 6.91 (d, 8H, J = 8.0 Hz), 2.25 (s, 12H)

[실시예 3] 1c의 제조Example 3 Preparation of 1c

Figure 112010016510503-pat00023
Figure 112010016510503-pat00023

마그네슘 (1.458 g, 60 mmol)과 테트라하이드로퓨란 (40 mL)를 둥근 바닥 플라스크 에 넣고 아르곤으로 충진한 뒤 1-브로모-4-부틸벤젠 (7.057 mL, 40 mmol)을 시린지를 이용하여 천천히 점적하고, 아르곤 분위기하에 상온에서 2시간 동안 교반하였다. 헥사브로모벤젠 (2.206 g, 4 mmol)과 테트라하이드로퓨란 (20 mL)을 둥근 바닥 플라스크에 넣고 아르곤으로 충진한 뒤 마그네슘과 1-브로모-4-부틸벤젠 혼합용액을 드로핑 훤넬을 이용하여 천천히 점적하고, 아르곤 분위기하에 상온에서 15시간 동안 교반하였다. 반응용액에 아이오딘 (6.091 g, 24 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (10 mL)에 녹여첨가하고 상온에서 2시간 동안 교반하였다. 반응용액에 2N의 소듐 바이설파이트 (20mL)로 남아있는 아이오딘을 제거하였다. 증류수 (70 mL)와 디에틸에테르 (50 mL)를 넣고 두 층으로 나눈 뒤 생성된 고체를 여과하여 진공 건조하였다.(1.221 g, 수율: 46 %) Magnesium (1.458 g, 60 mmol) and tetrahydrofuran (40 mL) were placed in a round bottom flask and filled with argon, and 1-bromo-4-butylbenzene (7.057 mL, 40 mmol) was slowly added dropwise using a syringe. And it stirred for 2 hours at room temperature under argon atmosphere. Hexabromobenzene (2.206 g, 4 mmol) and tetrahydrofuran (20 mL) were placed in a round bottom flask, filled with argon, and then mixed with magnesium and 1-bromo-4-butylbenzene solution using a dropping channel. Dropped slowly and stirred for 15 hours at room temperature under argon atmosphere. Iodine (6.091 g, 24 mmol) was dissolved in tetrahydrofuran (10 mL) and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. The remaining iodine was removed with 2N sodium bisulfite (20 mL) in the reaction solution. Distilled water (70 mL) and diethyl ether (50 mL) were added, divided into two layers, and the resulting solid was filtered and dried in vacuo. (1.221 g, yield: 46%)

1H NMR(300MHz, CDCl3) δ 6.95 (d, 8H, J = 8.3 Hz), 6.70 (d, 8H, J = 8.2 Hz), 2.49 (t, 8H, J = 7.5 Hz), 1.54-1.43 (m, 8H), 1.25-1.18 (m, 8H), 0.87 (t, 12H, J = 7.3 Hz)
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) δ 6.95 (d, 8H, J = 8.3 Hz), 6.70 (d, 8H, J = 8.2 Hz), 2.49 (t, 8H, J = 7.5 Hz), 1.54-1.43 (m, 8H), 1.25-1.18 (m, 8H), 0.87 (t, 12H, J = 7.3 Hz)

[실시예 4] 1d의 제조Example 4 Preparation of 1d

Figure 112010016510503-pat00024
Figure 112010016510503-pat00024

마그네슘 (1.337 g, 55 mmol)과 테트라하이드로퓨란 (50 mL)를 둥근 바닥 플라스크 에 넣고 아르곤으로 충진한 뒤 1-브로모-4-터셔리부틸벤젠 (8.525 mL, 50 mmol)을 시린지를 이용하여 천천히 점적하고, 아르곤 분위기하에 상온에서 2시간 동안 교반하였다. 헥사브로모벤젠 (2.757 g, 5 mmol)과 테트라하이드로퓨란 (20 mL)을 둥근 바닥 플라스크에 넣고 아르곤으로 충진한 뒤 마그네슘과 1-브로모-4-부틸벤젠 혼합용액을 드로핑 훤넬을 이용하여 천천히 점적하고, 아르곤 분위기하에 상온에서 15시간 동안 교반하였다. 반응용액에 아이오딘 (6.091 g, 24 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (10 mL)에 녹여 첨가하고 상온에서 2시간 동안 교반하였다. 반응용액에 1N의 소듐 설파이트 (20mL)로 남아있는 아이오딘을 제거하였다. 증류수 (70 mL)와 디에틸에테르 (50 mL)를 넣고 두 층으로 나눈 뒤 생성된 고체를 여과하여 진공 건조하였다.(2.558 g, 수율: 52 %) Magnesium (1.337 g, 55 mmol) and tetrahydrofuran (50 mL) were placed in a round bottom flask and filled with argon, and then 1-bromo-4-tert-butylbutylbenzene (8.525 mL, 50 mmol) was removed using a syringe. Dropped slowly and stirred for 2 hours at room temperature under argon atmosphere. Hexabromobenzene (2.757 g, 5 mmol) and tetrahydrofuran (20 mL) were placed in a round bottom flask, filled with argon, and then mixed with magnesium and 1-bromo-4-butylbenzene solution using a dropping channel. Dropped slowly and stirred for 15 hours at room temperature under argon atmosphere. Iodine (6.091 g, 24 mmol) was added to the reaction solution in tetrahydrofuran (10 mL) and stirred at room temperature for 2 hours. The remaining iodine was removed from the reaction solution with 1 N sodium sulfite (20 mL). Distilled water (70 mL) and diethyl ether (50 mL) were added, divided into two layers, and the resulting solid was filtered and dried in vacuo (2.558 g, yield: 52%).

1H NMR(300MHz, CDCl3) δ 7.12 (d, 8H, J = 7.4 Hz), 6.92 (d, 8H, J = 7.6 Hz), 1.20 (s, 36H)
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) δ 7.12 (d, 8H, J = 7.4 Hz), 6.92 (d, 8H, J = 7.6 Hz), 1.20 (s, 36H)

[실시예 5] 1e의 제조Example 5 Preparation of 1e

Figure 112010016510503-pat00025
Figure 112010016510503-pat00025

헥사브로모벤젠 (2.206 g, 4 mmol)과 테트라하이드로퓨란 (20 mL)을 둥근 바닥 플라스크에 넣고 아르곤으로 충진하였다. 0.5M의 4-메톡시페닐마그네슘브로마이드 (80 mL, 40 mmol)를 드로핑 훤넬을 이용하여 천천히 점적하고, 아르곤 분위기하에 상온에서 17시간 동안 교반하였다. 반응용액에 아이오딘 (6.091 g, 24 mmol)을 테트라하이드로퓨란 (10 mL)에 녹여 첨가하고 상온에서 2시간 동안 교반하였다. 반응용액에 1N의 소듐 설파이트 (20mL)로 남아있는 아이오딘을 제거하였다. 증류수 (50 mL)와 디에틸에테르 (30 mL)를 넣고 두 층으로 나눈 뒤 생성된 고체를 여과하여 진공 건조하였다.(1.8 g, 수율: 60 %)Hexabromobenzene (2.206 g, 4 mmol) and tetrahydrofuran (20 mL) were placed in a round bottom flask and filled with argon. 0.5M 4-methoxyphenylmagnesium bromide (80 mL, 40 mmol) was slowly added dropwise using a dropping channel and stirred for 17 hours at room temperature under an argon atmosphere. Iodine (6.091 g, 24 mmol) was added to the reaction solution in tetrahydrofuran (10 mL) and stirred at room temperature for 2 hours. The remaining iodine was removed from the reaction solution with 1 N sodium sulfite (20 mL). Distilled water (50 mL) and diethyl ether (30 mL) were added, divided into two layers, and the resulting solid was filtered and dried in vacuo. (1.8 g, yield: 60%)

1H NMR(300MHz, CDCl3) δ 6.93 (d, 8H, J = 8.7 Hz), 6.71 (d, 8H, J = 8.7 Hz), 3.74 (s, 12H)
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) δ 6.93 (d, 8H, J = 8.7 Hz), 6.71 (d, 8H, J = 8.7 Hz), 3.74 (s, 12H)

[실시예 6] 1f의 제조Example 6 Preparation of 1f

Figure 112010016510503-pat00026
Figure 112010016510503-pat00026

2,3,5,6-테트라-(4‘-메톡시)페닐-1,4-다이아이오도벤젠 (754 mg, 1 mmol)과 다이클로로메탄 (5 mL)를 넣고 -78℃에서 질소를 충진하였다. 반응용액에 1M의 보론 트리브로마이드 (4 mL, 4 mmol)를 천천히 넣고, 서서히 온도를 올려 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 반응용액에 얼음물(10 mL)을 넣고, 2N의 소듐 바이설파이트 (10 mL)와 에틸 아세테이트(10 mL)를 각각 넣은 뒤 상온에서 10분간 교반하였다. 생성된 고체는 여과한 뒤 진공건조하였다.(653 mg, 수율 : 94%)2,3,5,6-tetra- (4'-methoxy) phenyl-1,4-diiodobenzene (754 mg, 1 mmol) and dichloromethane (5 mL) were added and nitrogen was added at -78 ° C. Filled. 1M of boron tribromide (4 mL, 4 mmol) was slowly added to the reaction solution, the temperature was gradually raised, and the mixture was stirred at room temperature for 6 hours. Ice water (10 mL) was added to the reaction solution, 2N sodium bisulfite (10 mL) and ethyl acetate (10 mL) were added thereto, followed by stirring at room temperature for 10 minutes. The resulting solid was filtered and dried in vacuo (653 mg, yield: 94%).

1H NMR(300MHz, DMSO-d6) δ 6.74 (d, 4H, J = 8.5 Hz), 6.48 (d, 4H, J = 8.5 Hz)
1 H NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 6.74 (d, 4H, J = 8.5 Hz), 6.48 (d, 4H, J = 8.5 Hz)

[실시예 7] 1g의 제조Example 7 Preparation of 1 g

Figure 112010016510503-pat00027
Figure 112010016510503-pat00027

2,3,5,6-테트라-(4‘-하이드록시)페닐-1,4-다이아이오도벤젠 (362 mg, 0.518 mmol), 포타슘 하이드록사이드 (465 mg, 8.294 mmol), 아이오도옥탄 (0.754 mL, 4.147 mmol), 다이메틸설폭사이드 (5mL)를 둥근 바닥 플라스크에 넣고 질소 분위기하에 상온에서 48시간 동안 교반하였다. 생성된 고체를 여과한 뒤 다이클로로 메탄에 녹여 식염수로 세척하고, 얻어진 유기층을 무수 황산마그네슘로 건조하고, 여과한 후 용매를 증발시켜 제거한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 화합물을 분리하였다.(392 mg, 수율 : 66%)2,3,5,6-tetra- (4'-hydroxy) phenyl-1,4-diiodobenzene (362 mg, 0.518 mmol), potassium hydroxide (465 mg, 8.294 mmol), iodooctane (0.754 mL, 4.147 mmol) and dimethyl sulfoxide (5 mL) were added to a round bottom flask and stirred for 48 hours at room temperature under a nitrogen atmosphere. The resulting solid was filtered and dissolved in dichloromethane and washed with brine, and the obtained organic layer was dried over anhydrous magnesium sulfate, filtered and the solvent was evaporated off, and then the compound was separated by column chromatography (392 mg, Yield: 66%)

1H NMR(300MHz, CDCl3) δ 6.91 (d, 8H, J = 8.7 Hz), 6.69 (d, 8H, J = 8.7 Hz), 3.86 (t, 8H, J = 6.6 Hz), 1.75-1.70 (m, 8H), 1.43-1.27 (m, 40H), 0.90-0.85 (m, 12H)
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) δ 6.91 (d, 8H, J = 8.7 Hz), 6.69 (d, 8H, J = 8.7 Hz), 3.86 (t, 8H, J = 6.6 Hz), 1.75-1.70 (m, 8H), 1.43-1.27 (m, 40H), 0.90-0.85 (m, 12H)

[실시예 8] 1h의 제조Example 8 Preparation of 1h

Figure 112010016510503-pat00028
Figure 112010016510503-pat00028

2,3,5,6-테트라-(4‘-하이드록시)페닐-1,4-다이아이오도벤젠 (350 mg, 0.5 mmol), 포타슘 하이드록사이드 (830 mg, 6 mmol), [2-[2-(2-메톡시에톡시)에톡시]에톡시]-p-톨릴설포네이트 (954 mg, 3.0 mmol), 다이메틸설폭사이드 (5mL)를 둥근 바닥 플라스크에 넣고 상온에서 96시간 동안 교반하였다. 반응용액에 증류수(20 mL)를 넣고 다이클로로 메탄으로 추출하였다. 얻어진 유기층을 무수 황산마그네슘로 건조하고, 여과한 후 용매를 증발시켜 제거한 다음, 컬럼 크로마토그래피로 화합물을 분리하였다.(412 mg, 수율 : 64 %)2,3,5,6-tetra- (4'-hydroxy) phenyl-1,4-diiodobenzene (350 mg, 0.5 mmol), potassium hydroxide (830 mg, 6 mmol), [2- [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy] ethoxy] -p-tolylsulfonate (954 mg, 3.0 mmol) and dimethyl sulfoxide (5 mL) were added to a round bottom flask and stirred at room temperature for 96 hours. It was. Distilled water (20 mL) was added to the reaction solution, and the mixture was extracted with dichloromethane. The organic layer obtained was dried over anhydrous magnesium sulfate, filtered and the solvent was evaporated to remove the residue, and then the compound was separated by column chromatography (412 mg, yield: 64%).

1H NMR(300MHz, CDCl3) δ 6.90 (d, 8H, J = 8.5 Hz), 6.70 (d, 8H, J = 8.5 Hz), 4.05 (t, 8H, J = 4.4 Hz), 3.82 (t, 8H, J = 4.4 Hz), 3.74-3.63 (m, 24H), 3.56-3.53 (m, 8H) 3.37 (s, 12H)
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) δ 6.90 (d, 8H, J = 8.5 Hz), 6.70 (d, 8H, J = 8.5 Hz), 4.05 (t, 8H, J = 4.4 Hz), 3.82 (t, 8H, J = 4.4 Hz), 3.74-3.63 (m, 24H), 3.56-3.53 (m, 8H) 3.37 (s, 12H)

[실시예 9] 1i의 제조Example 9 Preparation of 1i

Figure 112010016510503-pat00029
Figure 112010016510503-pat00029

2,3,5,6-테트라-(4‘-하이드록시)페닐-1,4-다이아이오도벤젠 (350 mg, 0.5 mmol), 포타슘 카보네이트 (608 mg, 4.4 mmol), 2-(다이에틸아미노)에틸 클로라이드?하이드로클로라이드 (378 mg, 2.2 mmol), 아세톤 (20mL)를 둥근 바닥 플라스크에 넣고 환류조건하에서 96시간 동안 교반하였다. 반응용액을 여과한 뒤 증류수로 씻어주고 진공 건조하였다.(320 mg, 수율 : 76 %)2,3,5,6-tetra- (4'-hydroxy) phenyl-1,4-diiodobenzene (350 mg, 0.5 mmol), potassium carbonate (608 mg, 4.4 mmol), 2- (diethyl Amino) ethyl chloride hydrochloride (378 mg, 2.2 mmol) and acetone (20 mL) were added to a round bottom flask and stirred for 96 hours under reflux conditions. The reaction solution was filtered, washed with distilled water and dried in vacuo. (320 mg, yield: 76%)

1H NMR(300MHz, MeOH) δ 6.67 (d, 8H, J = 6.7 Hz), 6.43 (d, 2H, J = 6.8 Hz), 3.84 (bs, 16H), 3.68 (q, 16H, J = 7.2 Hz), 1.36 (t, 24H, J = 7.2 Hz)
1 H NMR (300 MHz, MeOH) δ 6.67 (d, 8H, J = 6.7 Hz), 6.43 (d, 2H, J = 6.8 Hz), 3.84 (bs, 16H), 3.68 (q, 16H, J = 7.2 Hz) , 1.36 (t, 24H, J = 7.2 Hz)

[실시예 10] 2c의 제조Example 10 Preparation of 2c

Figure 112010016510503-pat00030
Figure 112010016510503-pat00030

2,3,5,6-테트라-(4‘-노말-부틸)페닐-1,4-다이아이오도벤젠 (134 mg, 0.156 mmol), 1,4-벤젠다이보로닉에시드 비스피나콜에스터 (52 mg, 0.156 mmol), 테트라키스 트리페닐파스핀 팔라듐 (9 mg, 0.0078 mmol), aliquat 336 (1.3 mg, 0.0031 mmol), 2M K2CO3 (4.2 mL, 8.426 mmol), 톨루엔(12 mL)를 넣고 -78℃에서 아르곤으로 충진한 뒤 환류조건하에 72시간동안 교반하였다. 반응용액에 브로모벤젠 (32mg, 0.203 mmol)을 톨루엔(2mL)에 녹인 용액을 첨가한 뒤 환류조건하에 24시간 교반하였다. 반응용액을 메탄올(300 mL)/진한 염산(25) 혼합용액에 붓고 상온에서 4시간 동안 교반한 뒤 여과하였다. 여과한 고체를 아세톤(100 mL)과 함께 60℃에서 1시간 교반한 뒤 여과하였다. 여과한 고체를 테트라하이드로퓨란(100 mL)과 함께 환류조건하에 2시간 동안 교반한 뒤 여과하였다. 여과한 용액을 농축한 뒤 메탄올(30 mL)을 넣고 생성된 고체를 여과하였다.(59mg, 수율 : 55%) 2,3,5,6-tetra- (4'-normal-butyl) phenyl-1,4-diiodobenzene (134 mg, 0.156 mmol), 1,4-benzenediboronic acid bispinacol ester (52 mg, 0.156 mmol), tetrakis triphenylphosphine palladium (9 mg, 0.0078 mmol), aliquat 336 (1.3 mg, 0.0031 mmol), 2M K2CO3 (4.2 mL, 8.426 mmol), toluene (12 mL) After filling with argon at −78 ° C., the mixture was stirred for 72 hours under reflux conditions. Bromobenzene (32 mg, 0.203 mmol) dissolved in toluene (2 mL) was added to the reaction solution, which was then stirred for 24 hours under reflux conditions. The reaction solution was poured into a mixed solution of methanol (300 mL) / conc. Hydrochloric acid (25), stirred at room temperature for 4 hours, and filtered. The filtered solid was stirred with acetone (100 mL) at 60 ℃ for 1 hour and then filtered. The filtered solid was stirred with reflux conditions with tetrahydrofuran (100 mL) for 2 hours and then filtered. The filtered solution was concentrated, methanol (30 mL) was added and the resulting solid was filtered. (59 mg, yield: 55%)

도 1은 2c의 1H(A)과 13C-NMR(B) 스펙트럼을 나타내었으며, 도 2는 2c의 MALDI-TOF(Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization) 스펙트럼(A)을 나타낸다.FIG. 1 shows 1 H (A) and 13 C-NMR (B) spectra of 2c, and FIG. 2 shows Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI-TOF) spectra (A) of 2c.

1H NMR(300MHz, CDCl3) δ 6.64-6.62 (m, 10H), 6.42-6.39 (m, 8H), 6.07 (bs, 2H), 2.40 (bs, 8H), 1.46-1.41 (m, 8H), 1.25-1.16 (m, 8H), 0.87-0.82 (m, 12H)
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) δ 6.64-6.62 (m, 10H), 6.42-6.39 (m, 8H), 6.07 (bs, 2H), 2.40 (bs, 8H), 1.46-1.41 (m, 8H), 1.25 -1.16 (m, 8H), 0.87-0.82 (m, 12H)

[실시예 11] 2d의 제조Example 11 Preparation of 2d

Figure 112010016510503-pat00031
Figure 112010016510503-pat00031

2,3,5,6-테트라-(4‘-터셔리-부틸)페닐-1,4-다이아이오도벤젠 (430 mg, 0.5 mmol), 1,4-벤젠다이보로닉에시드 비스피나콜에스터 (165 mg, 0.5 mmol), 테트라키스 트리페닐파스핀 팔라듐 (29 mg, 0.025 mmol), aliquat 336 (4 mg, 0.01 mmol), 2M K2CO3 (13.5 mL, 27 mmol), 톨루엔(40 mL)를 넣고 -78℃에서 아르곤으로 충진한 뒤 환류조건하에 6일 동안 교반하였다. 반응용액에 브로모벤젠 (102 mg, 0.65 mmol)을 톨루엔(2mL)에 녹인 용액을 첨가한 뒤 환류조건하에 24시간 교반하였다. 반응용액을 메탄올(500 mL)/진한 염산(60) 혼합용액에 붓고 상온에서 4시간 동안 교반한 뒤 여과하였다. 여과한 고체를 아세톤(100 mL)과 함께 상온에서 2시간 동안 교반한 뒤 여과하였다. 여과한 고체를 테트라하이드로퓨란(100 mL)과 함께 환류조건하에 2시간 동안 교반한 뒤 여과하였다. 여과한 용액을 농축한 뒤 메탄올(20 mL)을 넣고 생성된 고체를 여과하였다.(234 mg, 수율 : 69%)2,3,5,6-tetra- (4'-tert-butyl) phenyl-1,4-diiodobenzene (430 mg, 0.5 mmol), 1,4-benzenediboronic acid bispinacol Ester (165 mg, 0.5 mmol), tetrakis triphenylphosphine palladium (29 mg, 0.025 mmol), aliquat 336 (4 mg, 0.01 mmol), 2M K2CO3 (13.5 mL, 27 mmol), toluene (40 mL) Charged with argon at -78 ℃ and stirred for 6 days under reflux conditions. A solution of bromobenzene (102 mg, 0.65 mmol) dissolved in toluene (2 mL) was added to the reaction solution, followed by stirring for 24 hours under reflux conditions. The reaction solution was poured into a mixed solution of methanol (500 mL) / conc. Hydrochloric acid (60), stirred at room temperature for 4 hours, and filtered. The filtered solid was stirred with acetone (100 mL) at room temperature for 2 hours and then filtered. The filtered solid was stirred with reflux conditions with tetrahydrofuran (100 mL) for 2 hours and then filtered. The filtered solution was concentrated, methanol (20 mL) was added and the resulting solid was filtered. (234 mg, yield: 69%)

도 2는 2d의 MALDI-TOF 스펙트럼을 나타낸다.2 shows the MALDI-TOF spectrum of 2d.

1H NMR(300MHz, CDCl3) δ 6.98-6.96 (m, 4H), 6.71-6.68 (m, 4H), 6.45-6.43 (m, 4H), 6.32-6.30 (m, 4H), 6.13 (bs, 4H), 1.16 (s, 36)
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) δ 6.98-6.96 (m, 4H), 6.71-6.68 (m, 4H), 6.45-6.43 (m, 4H), 6.32-6.30 (m, 4H), 6.13 (bs, 4H) , 1.16 (s, 36)

[실시예 12] 2g의 제조Example 12 Preparation of 2g

Figure 112010016510503-pat00032
Figure 112010016510503-pat00032

2,3,5,6-테트라-(4‘-옥틸옥시)페닐-1,4-다이아이오도벤젠 (110 mg, 0.0958 mmol), 1,4-벤젠다이보로닉에시드 비스피나콜에스터 (32 mg, 0.0958 mmol), 테트라키스 트리페닐파스핀 팔라듐 (6 mg, 0.0048 mmol), aliquat 336 (1 mg, 0.0019 mmol), 2M K2CO3 (2.6 mL, 5.178 mmol), 톨루엔(5 mL)를 넣고 -78℃에서 아르곤으로 충진한 뒤 환류조건하에 6일 동안 교반하였다. 반응용액에 브로모벤젠 (20mg, 0.125 mmol)을 톨루엔(1mL)에 녹인 용액을 첨가한 뒤 환류조건하에 24시간 교반하였다. 반응용액을 메탄올 (200 mL)/진한 염산(20) 혼합용액에 붓고 상온에서 4시간 동안 교반한 뒤 여과하였다. 여과한 고체를 아세톤(100 mL)과 함께 상온에서 1시간 교반한 뒤 여과하였다. 여과한 고체를 테트라하이드로퓨란(100 mL)과 함께 환류조건하에 2시간 동안 교반한 뒤 여과하였다. 여과한 용액을 농축한 뒤 메탄올(20 mL)을 넣고 생성된 고체를 여과하였다.(72mg, 수율 : 77%)2,3,5,6-tetra- (4'-octyloxy) phenyl-1,4-diiodobenzene (110 mg, 0.0958 mmol), 1,4-benzenediboronic acid bispinacol ester ( 32 mg, 0.0958 mmol), tetrakis triphenylphosphine palladium (6 mg, 0.0048 mmol), aliquat 336 (1 mg, 0.0019 mmol), 2M K2CO3 (2.6 mL, 5.178 mmol), toluene (5 mL) was added- After filling with argon at 78 ° C., the mixture was stirred for 6 days under reflux conditions. A solution of bromobenzene (20 mg, 0.125 mmol) dissolved in toluene (1 mL) was added to the reaction solution, followed by stirring for 24 hours under reflux conditions. The reaction solution was poured into a mixed solution of methanol (200 mL) / conc. Hydrochloric acid (20), stirred at room temperature for 4 hours, and filtered. The filtered solid was stirred with acetone (100 mL) at room temperature for 1 hour and then filtered. The filtered solid was stirred with reflux conditions with tetrahydrofuran (100 mL) for 2 hours and then filtered. The filtered solution was concentrated, methanol (20 mL) was added and the resulting solid was filtered. (72mg, yield: 77%)

도 2는 2g의 MALDI-TOF 스펙트럼을 나타낸다.2 shows the MALDI-TOF spectrum of 2g.

1H NMR(300MHz, CDCl3) δ 6.59-6.34 (m, 16H), 6.10 (bs, 4H), 3.78 (bs, 8H), 1.69 (bs, 8H), 1.39-1.27 (m, 40H), 0.88-0.84 (m, 12H)
1 H NMR (300 MHz, CDCl 3) δ 6.59-6.34 (m, 16H), 6.10 (bs, 4H), 3.78 (bs, 8H), 1.69 (bs, 8H), 1.39-1.27 (m, 40H), 0.88-0.84 (m, 12H)

[실시예 13] 3g의 제조Example 13 Preparation of 3 g

Figure 112010016510503-pat00033
Figure 112010016510503-pat00033

고분자(23 mg)와 다이클로로 메탄 (200 mL)를 넣고 아르곤으로 충진하였다. 페릭클로라이드 (260 mg, 1.61 mmol)를 나이트로메탄 (0.7 mL)에 녹여 넣고 상온에서 24시간 동안 교반하였다. 감압증류하여 용매를 제거한 뒤 반응용액을 메탄올(200 mL)/진한 염산(60 mL) 혼합용액에 붓고 상온에서 24시간 동안 교반한 뒤 여과하였다. 여과한 고체를 아세톤(200 mL)과 함께 환류조건하에서 72시간 교반한 뒤 여과하였다. 여과한 고체를 테트라하이드로퓨란(20 mL)에 녹인고, 메탄올 (40 mL)를 넣고 생성된 고체를 여과하였다.(6mg, 수율 : 26%)Polymer (23 mg) and dichloromethane (200 mL) were added and filled with argon. Ferric chloride (260 mg, 1.61 mmol) was dissolved in nitromethane (0.7 mL) and stirred at room temperature for 24 hours. After distillation under reduced pressure to remove the solvent, the reaction solution was poured into a mixed solution of methanol (200 mL) / conc. Hydrochloric acid (60 mL), stirred at room temperature for 24 hours, and filtered. The filtered solid was stirred together with acetone (200 mL) under reflux conditions for 72 hours and then filtered. The filtered solid was dissolved in tetrahydrofuran (20 mL), methanol (40 mL) was added thereto, and the produced solid was filtered. (6 mg, yield: 26%)

도 3은 실시예 13으로부터 제조된 그라펜의 라만 스펙트럼을 관찰한 것이다(Laser wavelength: 514 nm; Laser power: 3 mW; Laser spot size: 5 um). 도 4 및 5는 실시예 13으로부터 제조된 그라펜의 주사터널현미경(STM: scanning tunneling microscope) 이미지를 나타낸 것이다.FIG. 3 shows Raman spectra of graphene prepared from Example 13 (Laser wavelength: 514 nm; Laser power: 3 mW; Laser spot size: 5 um). 4 and 5 show scanning tunneling microscope (STM) images of graphene prepared from Example 13. FIG.

1H NMR(300MHz, THF) δ 2.04 (s, 32H), 1.49-0.86 (m, 32H)1 H NMR (300 MHz, THF) δ 2.04 (s, 32H), 1.49-0.86 (m, 32H)

Claims (10)

하기 화학식 1로 표시되는 신규 2차원 그라펜 나노리본.
[화학식 1]
Figure 112011090636280-pat00034

[상기 화학식 1에서, R1은 수소원자, (C1-C8)알킬, (C1-C10)알콕시, 디(C1-C4)알킬아미노(C1-C4)알콕시 및
Figure 112011090636280-pat00035
로부터 선택되고, R5는 (C1-C4)알킬이고, a는 1 내지 4이고, b는 1 내지 4이며; R2
Figure 112011090636280-pat00054
, 및 아릴로부터 선택되며; R3는 수소원자, 요오드원자 및 아릴로부터 선택되며; n은 2 내지 20이다.]
New two-dimensional graphene nanoribbons represented by the formula (1).
[Formula 1]
Figure 112011090636280-pat00034

[In Formula 1, R 1 is a hydrogen atom, (C1-C8) alkyl, (C1-C10) alkoxy, di (C1-C4) alkylamino (C1-C4) alkoxy and
Figure 112011090636280-pat00035
Is selected from R 5 is (C 1 -C 4) alkyl, a is 1-4, b is 1-4; R 2 is
Figure 112011090636280-pat00054
, And aryl; R 3 is selected from hydrogen atom, iodine atom and aryl; n is 2 to 20.]
제1항에 있어서,
상기 R1은 수소원자, 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, tert-부틸, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, n-부톡시, tert-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, n-헥실옥시, n-옥틸옥시, 디메틸아미노메톡시, 디에틸아미노메톡시, 디메틸아미노에톡시, 디에틸아미노에톡시 및 2-(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)에톡시로부터 선택되고; R2
Figure 112011090636280-pat00055
, 및 페닐로부터 선택되며; R3는 수소원자 및 요오드원자로부터 선택되며; n은 8 내지 16인 것을 특징으로 하는 2차원 그라펜 나노리본.
The method of claim 1,
R 1 is hydrogen atom, methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, tert-butyl, methoxy, ethoxy, n-propoxy, n-butoxy, tert-butoxy, n-pentyloxy, neo Pentyloxy, n-hexyloxy, n-octyloxy, dimethylaminomethoxy, diethylaminomethoxy, dimethylaminoethoxy, diethylaminoethoxy and 2- (2- (2-methoxyethoxy) Oxy) ethoxy; R 2 is
Figure 112011090636280-pat00055
, And phenyl; R 3 is selected from a hydrogen atom and an iodine atom; 2 is a two-dimensional graphene nanoribbon, characterized in that 8 to 16.
(a) 헥사브로모벤젠, 그리냐드 시약 및 아이오딘(I2)을 상온 반응하여 하기 화학식 4의 화합물을 수득하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계의 화학식 4의 화합물에 팔라듐계 촉매, 상-전이 촉매, 염기 화합물의 혼합물 및 하기 화학식 5의 화합물을 첨가하고 중합하여 하기 화학식 6의 화합물을 수득하는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계의 화학식 6의 화합물을 탈수소화 반응하여 하기 화학식 2의 화합물을 제조하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 그라펜 나노리본의 제조방법.
[화학식 2]
Figure 112011090636280-pat00036

[화학식 4]
Figure 112011090636280-pat00037

[화학식 5]
Figure 112011090636280-pat00038

[화학식 6]
Figure 112011090636280-pat00039

[상기 화학식 2 및 4 내지 6에서, R1은 수소원자, (C1-C8)알킬, (C1-C10)알콕시, 디(C1-C4)알킬아미노(C1-C4)알콕시 및
Figure 112011090636280-pat00040
로부터 선택되고, R5는 (C1-C4)알킬이고, a는 1 내지 4이고, b는 1 내지 4이며; n은 2 내지 20이다.]
(a) reacting hexabromobenzene, Grignard reagent, and iodine (I 2 ) at room temperature to obtain a compound of formula 4;
(b) adding a palladium-based catalyst, a phase-transfer catalyst, a mixture of a base compound, and a compound of formula 5 to the compound of formula 4 in step (a) to polymerize to obtain a compound of formula 6; And
(c) dehydrogenating the compound of Chemical Formula 6 in step (b) to prepare a compound of Chemical Formula 2;
Method for producing a two-dimensional graphene nanoribbons comprising a.
(2)
Figure 112011090636280-pat00036

[Chemical Formula 4]
Figure 112011090636280-pat00037

[Chemical Formula 5]
Figure 112011090636280-pat00038

[Formula 6]
Figure 112011090636280-pat00039

[In Formulas 2 and 4 to 6, R 1 is a hydrogen atom, (C1-C8) alkyl, (C1-C10) alkoxy, di (C1-C4) alkylamino (C1-C4) alkoxy and
Figure 112011090636280-pat00040
Is selected from R 5 is (C 1 -C 4) alkyl, a is 1-4, b is 1-4; n is 2 to 20.]
(a) 헥사브로모벤젠, 그리냐드 시약 및 아이오딘(I2)을 상온 반응하여 하기 화학식 4의 화합물을 수득하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계의 화학식 4의 화합물에 팔라듐계 촉매, 상-전이 촉매, 염기 화합물의 혼합물 및 하기 화학식 5의 화합물을 첨가하고 중합하여 하기 화학식 6의 화합물을 수득하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계의 화학식 6의 화합물에 브로모(C6-C30)아릴 또는 페닐브롬산을 첨가하여 치환반응하고 하기 화학식 7의 화합물을 수득하는 단계; 및
(d) 상기 (c) 단계의 화학식 7의 화합물에 탈수소화 반응하여 하기 화학식 3의 화합물을 제조하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 그라펜 나노리본의 제조방법.
[화학식 3]
Figure 112011090636280-pat00041

[화학식 4]
Figure 112011090636280-pat00042

[화학식 5]
Figure 112011090636280-pat00043

[화학식 6]
Figure 112011090636280-pat00044

[화학식 7]
Figure 112011090636280-pat00045

[상기 화학식 3, 4, 6 및 7에서, R1은 수소원자, (C1-C8)알킬, (C1-C10)알콕시, 디(C1-C4)알킬아미노(C1-C4)알콕시 및
Figure 112011090636280-pat00046
로부터 선택되고, R5는 (C1-C4)알킬이고, a는 1 내지 4이고, b는 1 내지 4이며; R6은 아릴이며; R7은 수소원자 및 요오드원자로부터 선택되며; n은 2 내지 20이다.]
(a) reacting hexabromobenzene, Grignard reagent, and iodine (I 2 ) at room temperature to obtain a compound of formula 4;
(b) adding a palladium-based catalyst, a phase-transfer catalyst, a mixture of a base compound, and a compound of formula 5 to the compound of formula 4 in step (a) to polymerize to obtain a compound of formula 6;
(c) adding bromo (C6-C30) aryl or phenylbromic acid to the compound of Formula 6 in step (b) to obtain a compound of Formula 7; And
(d) dehydrogenating the compound of Formula 7 to prepare a compound of Formula 3;
Method for producing a two-dimensional graphene nanoribbons comprising a.
(3)
Figure 112011090636280-pat00041

[Chemical Formula 4]
Figure 112011090636280-pat00042

[Chemical Formula 5]
Figure 112011090636280-pat00043

[Formula 6]
Figure 112011090636280-pat00044

[Formula 7]
Figure 112011090636280-pat00045

[In Formulas 3, 4, 6, and 7, R 1 is a hydrogen atom, (C1-C8) alkyl, (C1-C10) alkoxy, di (C1-C4) alkylamino (C1-C4) alkoxy and
Figure 112011090636280-pat00046
Is selected from R 5 is (C 1 -C 4) alkyl, a is 1-4, b is 1-4; R 6 is aryl; R 7 is selected from a hydrogen atom and an iodine atom; n is 2 to 20.]
삭제delete 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 팔라듐계 촉매는 Pd2(di-benzylidene-acetone)3CHCl3, Pd(OAc)2, ((di-phenyl-phosphanyl)-ferrocene)PdCl2,(PPh3)2PdCl2, (di-phenyl-phosphino-phenyl-
ether)PdCl2, Pd(CH3CN)2Cl2, Pd(PhCN)2Cl2, Pd(PPh3)4 및 PdCl2로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 2차원 그라펜 나노리본의 제조방법.
The method according to claim 3 or 4,
The palladium-based catalyst is Pd 2 (di-benzylidene-acetone) 3 CHCl 3 , Pd (OAc) 2 , ((di-phenyl-phosphanyl) -ferrocene) PdCl 2 , (PPh 3 ) 2 PdCl 2 , (di-phenyl -phosphino-phenyl-
ether) PdCl 2 , Pd (CH 3 CN) 2 Cl 2 , Pd (PhCN) 2 Cl 2 , Pd (PPh 3 ) 4 and the production of two-dimensional graphene nanoribbons characterized in that at least one selected from PdCl 2 Way.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 상-전이 촉매는 15-크라운-5, 18-크라운-6, 테트라부틸암모늄 히드로겐설페이트, 테트라부틸암모늄 브로마이드, 테트라부틸암모늄 클로라이드, 테트라옥틸암모늄 브로마이드, 테트라옥틸암모늄 클로라이드, 메틸트리데실암모늄 클로라이드, 메틸트리옥틸암모늄 클로라이드(Aliquat 336) 및 메틸트리부틸암모늄 클로라이드로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 2차원 그라펜 나노리본의 제조방법.
The method according to claim 3 or 4,
The phase-transfer catalyst is 15-crown-5, 18-crown-6, tetrabutylammonium hydrogensulfate, tetrabutylammonium bromide, tetrabutylammonium chloride, tetraoctylammonium bromide, tetraoctylammonium chloride, methyltridecylammonium chloride , Methyltrioctylammonium chloride (Aliquat 336) and methyltributylammonium chloride is a method for producing a two-dimensional graphene nanoribbon, characterized in that at least one.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 염기 화합물은 K2CO3, Na2CO3, NaHCO3, KHCO3 및 CaCO3로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 2차원 그라펜 나노리본의 제조방법.
The method according to claim 3 or 4,
The base compound is a method for producing two-dimensional graphene nanoribbon, characterized in that at least one selected from K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , NaHCO 3 , KHCO 3 and CaCO 3 .
제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 (a) 단계의 그리냐드 시약은 R11-페닐-MgBr, 또는 R11-페닐-Br 및 Mg의 혼합물이며, 상기 R11은 수소원자, (C1-C8)알킬 및 (C1-C4)알콕시로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 2차원 그라펜 나노리본의 제조방법.
The method according to any one of claims 3 and 4,
The Grignard reagent of step (a) is R 11 -phenyl-MgBr, or a mixture of R 11 -phenyl-Br and Mg, wherein R 11 is a hydrogen atom, (C 1 -C 8) alkyl and (C 1 -C 4) alkoxy Method for producing a two-dimensional graphene nanoribbon, characterized in that selected from.
제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 R1은 수소원자, 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, tert-부틸, 에톡시, n-프로폭시, n-부톡시, tert-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, n-헥실옥시, n-옥틸옥시, 디메틸아미노메톡시, 디에틸아미노메톡시, 디메틸아미노에톡시, 디에틸아미노에톡시 및 2-(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)에톡시로부터 선택되고; R6은 페닐이며; R7은 요오드원자 또는 수소원자이며; n은 8 내지 16인 것을 특징으로 하는 2차원 그라펜 나노리본의 제조방법.
The method according to any one of claims 3 and 4,
R 1 is hydrogen atom, methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, tert-butyl, ethoxy, n-propoxy, n-butoxy, tert-butoxy, n-pentyloxy, neopentyloxy, n-hexyloxy, n-octyloxy, dimethylaminomethoxy, diethylaminomethoxy, dimethylaminoethoxy, diethylaminoethoxy and 2- (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) Selected from oxy; R 6 is phenyl; R 7 is an iodine atom or a hydrogen atom; n is a method for producing a two-dimensional graphene nanoribbon, characterized in that 8 to 16.
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