RU2788650C2 - Asymmetrical luminescent donor-acceptor molecules based on triphenylamine-thiophene block with different electron-acceptor groups and their production method - Google Patents
Asymmetrical luminescent donor-acceptor molecules based on triphenylamine-thiophene block with different electron-acceptor groups and their production method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788650C2 RU2788650C2 RU2020134254A RU2020134254A RU2788650C2 RU 2788650 C2 RU2788650 C2 RU 2788650C2 RU 2020134254 A RU2020134254 A RU 2020134254A RU 2020134254 A RU2020134254 A RU 2020134254A RU 2788650 C2 RU2788650 C2 RU 2788650C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alkyl
- groups
- linear
- asymmetric
- acceptor molecules
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 3
- FRGTUKOCHJUJIU-UHFFFAOYSA-N N,N-diphenylaniline;thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1.C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 FRGTUKOCHJUJIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 20
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 6
- 125000006575 electron-withdrawing group Chemical group 0.000 claims description 17
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 10
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000006000 Knoevenagel condensation reaction Methods 0.000 claims description 9
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 9
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 7
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N precursor Substances N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N Chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 102000014961 Protein Precursors Human genes 0.000 claims description 6
- 108010078762 Protein Precursors Proteins 0.000 claims description 6
- 125000001570 methylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])[*:2] 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 claims description 6
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 5
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims description 4
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 claims description 4
- 125000004430 oxygen atoms Chemical group O* 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 claims description 3
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000004400 (C1-C12) alkyl group Chemical group 0.000 claims 6
- 125000004169 (C1-C6) alkyl group Chemical group 0.000 claims 4
- 125000002485 formyl group Chemical class [H]C(*)=O 0.000 claims 4
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N acetonitrile Substances CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000000636 p-nitrophenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C(=C([H])C([H])=C1*)[N+]([O-])=O 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 abstract description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 abstract description 3
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 17
- -1 N-phenyldicyano-rhodanine Chemical compound 0.000 description 11
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 9
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- XXGGHEHNQKJOBO-UHFFFAOYSA-N N,N-diphenyl-4-thiophen-2-ylaniline Chemical compound C1=CSC(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 XXGGHEHNQKJOBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RTUAAGRQXIRDMJ-UHFFFAOYSA-M [Br-].C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 Chemical compound [Br-].C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 RTUAAGRQXIRDMJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 6
- 230000003595 spectral Effects 0.000 description 5
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N thiophene Chemical group C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N Triphenylamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 239000008079 hexane Substances 0.000 description 4
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N methylene dichloride Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N n-butyllithium Chemical compound [Li]CCCC MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Inorganic materials [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- DVRWEKGUWZINTQ-UHFFFAOYSA-N 3-phenyl-2-sulfanylidene-1,3-thiazolidin-4-one Chemical compound O=C1CSC(=S)N1C1=CC=CC=C1 DVRWEKGUWZINTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FJWLJXRCOLJFIO-UHFFFAOYSA-N C(#N)C1(C(C2=CC=CC=C2C1)=O)C#N Chemical compound C(#N)C1(C(C2=CC=CC=C2C1)=O)C#N FJWLJXRCOLJFIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 3
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 3
- CWHFDTWZHFRTAB-UHFFFAOYSA-N phenyl cyanate Chemical compound N#COC1=CC=CC=C1 CWHFDTWZHFRTAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HPXNTHKXCYMIJL-UHFFFAOYSA-N 1,1'-bis(diphenylphosphanyl)ferrocene Chemical compound C12C3C4C5[Fe]4322346(C7(C2C6C4C37)P(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)C15P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 HPXNTHKXCYMIJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K Aluminium chloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N Carbon tetrachloride Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N MeOtBu Chemical compound COC(C)(C)C BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010928 TGA analysis Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 238000010898 silica gel chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QNVKZKOSAXYVFZ-UHFFFAOYSA-N 2-(3-oxoinden-1-ylidene)propanedinitrile Chemical class C1=CC=C2C(=O)CC(=C(C#N)C#N)C2=C1 QNVKZKOSAXYVFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PACGLQCRGWFBJH-UHFFFAOYSA-N 2-(4-methoxyphenyl)acetonitrile Chemical group COC1=CC=C(CC#N)C=C1 PACGLQCRGWFBJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RNHKXHKUKJXLAU-UHFFFAOYSA-N 2-(4-methylphenyl)acetonitrile Chemical group CC1=CC=C(CC#N)C=C1 RNHKXHKUKJXLAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXNJGLAVKOXITN-UHFFFAOYSA-N 2-(4-nitrophenyl)acetonitrile Chemical class [O-][N+](=O)C1=CC=C(CC#N)C=C1 PXNJGLAVKOXITN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SQTLUXJWUCHKMT-UHFFFAOYSA-N 4-bromo-N,N-diphenylaniline Chemical compound C1=CC(Br)=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 SQTLUXJWUCHKMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DLTDKNZISWUVBJ-UHFFFAOYSA-N 5-[4-(N-phenylanilino)phenyl]thiophene-2-carbaldehyde Chemical compound S1C(C=O)=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)C=C1 DLTDKNZISWUVBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005695 Ammonium acetate Substances 0.000 description 1
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N Ferrocene Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 1
- CUONGYYJJVDODC-UHFFFAOYSA-N Malononitrile Chemical compound N#CCC#N CUONGYYJJVDODC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QDRKDTQENPPHOJ-UHFFFAOYSA-N Sodium ethoxide Chemical compound [Na+].CC[O-] QDRKDTQENPPHOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 125000005466 alkylenyl group Chemical group 0.000 description 1
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940043376 ammonium acetate Drugs 0.000 description 1
- 235000019257 ammonium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 125000000319 biphenyl-4-yl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1C1=C([H])C([H])=C([*])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 1
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006880 cross-coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atoms Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- HDGAHFKUNNTTDW-UHFFFAOYSA-L magnesium;thiophene;dibromide Chemical compound [Mg+2].[Br-].[Br-].C=1C=CSC=1 HDGAHFKUNNTTDW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000008204 materials by function Substances 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N o-xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004045 organic chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L palladium(II) chloride Chemical compound Cl[Pd]Cl PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- SEHASSDIPXUUSI-UHFFFAOYSA-N phenyl 2-cyanoacetate Chemical class N#CCC(=O)OC1=CC=CC=C1 SEHASSDIPXUUSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000103 photoluminescence spectrum Methods 0.000 description 1
- NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N piperidine Chemical compound C1CCNCC1 NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000000039 preparative column chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 150000001651 triphenylamine derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 125000006617 triphenylamine group Chemical group 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Заявляемое изобретение относится к области химической технологии органических соединений и может найти промышленное применение при получении новых функциональных светопреобразующих и светоизлучающих органических материалов в оптике и оптоэлектронике, обладающих как эффективным поглощением света в видимой части спектра, так и эффективной фотолюминесценцией в длинноволновом диапазоне спектра (от желтого до красного) в сочетании с высокой термической стабильностью. Более конкретно, изобретение относится к получению новых органических люминесцентных материалов, представляющих собой несимметричные молекулы донорно-акцепторного типа на основе электронодонорного трифениламина, или его алкил-,или алкокси-производных, cвязанного через π-сопряженный тиофеновый фрагмент с концевой электроноакцепторной группой различной природы. The claimed invention relates to the field of chemical technology of organic compounds and can find industrial application in obtaining new functional light-converting and light-emitting organic materials in optics and optoelectronics, which have both effective light absorption in the visible part of the spectrum and effective photoluminescence in the long-wavelength range of the spectrum (from yellow to red) combined with high thermal stability. More specifically, the invention relates to the production of new organic luminescent materials, which are asymmetric molecules of the donor-acceptor type based on electron-donor triphenylamine, or its alkyl-, or alkoxy-derivatives, bound through a π-conjugated thiophene fragment with a terminal electron-withdrawing group of various nature.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
В рамках заявляемого изобретения к несимметричным донорно-акцепторным молекулам относятся органические соединения, которые имеют один электронодонорный трифениламиновый, или диалкилтрифениламиновый, или диалкокситрифениламиновый фрагмент, связанный через π-сопряжённый тиофеновый спейсер (π-спейсер) с N-алкил- или N-фенилроданиновыми, N-алкил- или N-фенилдицианороданиновыми, дицианоинданоновыми, алкил- или фенилцианэфирными и 4-метил-, 4-метокси- или 4-нитрофенилакрилонитрильными электроноакцепторными группами. Within the framework of the claimed invention, asymmetric donor-acceptor molecules include organic compounds that have one electron-donating triphenylamine, or dialkyltriphenylamine, or dialkoxytriphenylamine fragment, connected through a π-conjugated thiophene spacer (π-spacer) with N-alkyl- or N-phenylrhodanine, N -alkyl- or N-phenyldicyano-rhodanine, dicyanoindanone, alkyl- or phenylcyanoether and 4-methyl-, 4-methoxy- or 4-nitrophenylacrylonitrile electron-withdrawing groups.
Исторически, подобная концепция использования производных трифениламина различной архитектуры, связанных через π-сопряженный через тиофеновый спейсер с электроноакцепторными заместителями, применялась в первую очередь при разработке новых функциональных материалов для органической фотовольтаики (J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 10, 3459–3466) и в основном была ориентирована на получение симметричных тризамещенных звездообразных производных трифениламина (Faraday Discuss., 2014,174, 313-339). Однако синтез звездообразных молекул относительно сложен, что в результате приводит к высокой стоимости конечных соединений и устройств на их основе. Подобных недостатков лишены аналогичные, но несимметричные донорно-акцепторные молекулы, характеризующиеся простым синтезом, что делает этот класс соединений более перспективным для практического применения (Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 11715–11727; Chem. Commun. 2012, 48, 8907–8909). Historically, a similar concept of using triphenylamine derivatives of various architectures, coupled through a π-conjugated through a thiophene spacer with electron-withdrawing substituents, was used primarily in the development of new functional materials for organic photovoltaics (J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 10, 3459-3466) and was mainly focused on obtaining symmetrical trisubstituted star-shaped derivatives of triphenylamine (Faraday Discuss., 2014,174, 313-339). However, the synthesis of star-shaped molecules is relatively difficult, which results in high cost of final compounds and devices based on them. These shortcomings are free from similar but asymmetric donor-acceptor molecules characterized by simple synthesis, which makes this class of compounds more promising for practical applications (Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 11715–11727; Chem. Commun. 2012, 48 , 8907–8909).
К наиболее близким по строению к заявляемым несимметричным люминесцентным донорно-акцепторным молекулам можно отнести схожие соединения, имеющие также трифениламин в качестве электронодонорного фрагмента, тиофен в качестве π-спейсера, но дициановинильные группы в качестве электроноакцепторного фрагмента. Подобные несимметричные молекулы впервые были опубликованы в работах (Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 11715–11727; Chem. Commun. 2012, 48, 8907–8909), где в первой работе были описаны их оптические свойства, а в более поздней работе они были использованы в качестве компонента активного слоя фотовольтаических ячеек.Closest in structure to the claimed asymmetric luminescent donor-acceptor molecules include similar compounds that also have triphenylamine as an electron-donating fragment, thiophene as a π-spacer, but dicyanovinyl groups as an electron-withdrawing fragment. Such asymmetric molecules were first published in (Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 11715–11727; Chem. Commun. 2012, 48, 8907–8909), where their optical properties were described in the first paper, and in later work they were used as an active layer component of photovoltaic cells.
Дальнейшее развитие подобных несимметричных донорно-акцепторных материалов описано в работе (Adv. Funct. Mater. 2017, 1704039; международная заявка WO2019057196, дата публикации 28.03.2019), где такие несимметричные молекулы изучались с позиции светоизлучающих материалов, направленных, в первую очередь, на дальнейшее практическое применение в системах биологической визуализации в качестве люминесцентного контраста для комбинированной трансмиссионно-эмиссионной томографии. В данной работе авторы, также использовали упомянутые дициановинильные электроноакцепторные группы, но варьировали заместители на трифениламиновых фрагментах. Further development of such asymmetric donor-acceptor materials is described in (Adv. Funct. Mater. 2017, 1704039; international application WO2019057196, publication date 03/28/2019), where such asymmetric molecules were studied from the standpoint of light-emitting materials aimed primarily at further practical application in biological imaging systems as a luminescent contrast agent for combined transmission and emission tomography. In this work, the authors also used the mentioned dicyanovinyl electron-withdrawing groups, but varied the substituents on the triphenylamine fragments.
В патентах RU2667362C2 (дата публикации 19.09.2018) и RU2694209C1 (дата публикации 09.07.2019) раскрываются схожие несимметричные молекулы, но с фенильным и п-фторфенильным заместителем при дициановинильной группе, вместо атома водорода. Однако люминесцентные свойства таких материалов не были изучены и описаны.Patents RU2667362C2 (publication date 09/19/2018) and RU2694209C1 (publication date 07/09/2019) disclose similar asymmetric molecules, but with a phenyl and p-fluorophenyl substituent at the dicyanovinyl group, instead of a hydrogen atom. However, the luminescent properties of such materials have not been studied and described.
Близкая к ранним публикациям молекулярная архитектура, но с использованием индандионовых электроноакцепторных групп вместо исходных дициановинильных была также описана в работе (ChemPlusChem 2016, 81, 637–645). A molecular architecture similar to early publications, but using indanedione electron-withdrawing groups instead of the original dicyanovinyl groups, was also described in (ChemPlusChem 2016, 81, 637–645).
Стоит отметить, что люминесцентные свойства молекул во всех упомянутых выше работах, не были изучены вовсе или изучены частично, только в разбавленных растворах. Однако, хорошо известно, что оптические характеристики органических материалов в их растворах могут кардинально отличаться от их свойств в блоке или полимерной матрице, т.е. в том виде как они реально используются в большинстве оптоэлектронных устройств. Таким образом, реальный потенциал для практического применения упомянутых выше несимметричных люминесцентных донорно-акцепторных остается неизвестным. Кроме того, примеров соединений с аналогичным строением и обладающих сразу комплексом важных для практического применения свойств (высокий квантовый выход фотолюминесценции в полимерной матрице с излучением и поглощением в широком спектральном диапазоне, высокая термическая стабильность и т.п.) нет. It should be noted that the luminescent properties of molecules in all the works mentioned above have not been studied at all or have been studied partially, only in dilute solutions. However, it is well known that the optical characteristics of organic materials in their solutions can radically differ from their properties in a block or polymer matrix, i.e. in the form in which they are actually used in most optoelectronic devices. Thus, the real potential for the practical application of the aforementioned asymmetric luminescent donor-acceptor lamps remains unknown. In addition, there are no examples of compounds with a similar structure and immediately possessing a set of properties that are important for practical application (high quantum yield of photoluminescence in a polymer matrix with emission and absorption in a wide spectral range, high thermal stability, etc.).
Как правило, синтез таких соединений основан на проведении реакции конденсации Кнёвенагеля между малононитрилом и полученным заранее альдегидом (Chem. Commun. 2012, 48, 8907–8909; международная заявка WO2019057196, дата публикации 28.03.2019):As a rule, the synthesis of such compounds is based on carrying out the Knoevenagel condensation reaction between malononitrile and an aldehyde obtained in advance (Chem. Commun. 2012, 48, 8907–8909; international application WO2019057196, publication date 03/28/2019):
Однако, подобные несимметричные люминесцентные донорно-акцепторные молекулы с N-алкил- или N-фенилроданиновыми, N-алкил- или N-фенилдицианороданиновыми, дицианоинданоновыми, алкил- или фенилцианэфирными и 4-метил-, 4-метокси- или 4-нитрофенилакрилонитрильными электроноакцепторными группами, а также метод их получения не описаны. Получение подобных молекул в условиях реакции конденсации Кёвенагеля является не совсем тривиальной задачей, т.к. может быт сопряжен с рядом сложностей, вызванных различной реакционной способностью исходных альдегидных субстратов и прекурсоров электроноакцепторных групп, стерических факторов при их взаимодействии и химической стабильностью в условиях реакции. Помимо этого, упомянутые выше методики синтеза подобных молекул отличаются своей нетехнологичностью, т.к. используют хлорсодержащие органические растворители и дополнительные компоненты для катализа. However, such asymmetric luminescent donor-acceptor molecules with N-alkyl- or N-phenylrhodanine, N-alkyl- or N-phenyldicyanorhodanine, dicyanoindanone, alkyl- or phenylcyanoether and 4-methyl-, 4-methoxy- or 4-nitrophenylacrylonitrile electron-withdrawing groups , as well as the method of obtaining them are not described. Obtaining such molecules under the conditions of the Köwenagel condensation reaction is not an entirely trivial task, since can be associated with a number of difficulties caused by different reactivity of the initial aldehyde substrates and precursors of electron-withdrawing groups, steric factors during their interaction, and chemical stability under the reaction conditions. In addition, the above-mentioned methods for the synthesis of such molecules are distinguished by their low technology, since use chlorine-containing organic solvents and additional components for catalysis.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение ассортимента несимметричных люминесцентных донорно-акцепторных молекул.The technical problem to be solved by the claimed invention is the expansion of the range of asymmetric luminescent donor-acceptor molecules.
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в получении новых люминесцентных донорно-акцепторных молекул и материалов на их основе, обладающих эффективным поглощением света в полимерных полистирольных матрицах в диапазоне от 470 до 620 нм, высокими значениями квантового выхода фотолюминесценции от 20 до 50% в диапазоне от желтой (560 нм) до красной (710 нм) области спектра, а также высокой термической устойчивостью.The technical result achieved in the implementation of the claimed invention is to obtain new luminescent donor-acceptor molecules and materials based on them, which have efficient light absorption in polymer polystyrene matrices in the range from 470 to 620 nm, high values of the quantum yield of photoluminescence from 20 to 50% in the range from yellow (560 nm) to red (710 nm) spectral region, as well as high thermal stability.
В данной заявке предлагается расширение ассортимента несимметричных люминесцентных донорно-акцепторных молекул путем использования новых электроноакцепторных групп, таких как N-алкил- или N-фенилроданиновых, N-алкил- или N-фенилдицианороданиновых, дицианоинданоновых, алкил- или фенилцианэфирных и 4-метил-, 4-метокси- или 4-нитрофенилакрилонитрильных электроноакцепторных групп. This application proposes an expansion of the range of asymmetric luminescent donor-acceptor molecules by using new electron-withdrawing groups, such as N-alkyl- or N-phenylrhodanine, N-alkyl- or N-phenyldicyanorhodanine, dicyanoindanone, alkyl- or phenylcyanoether and 4-methyl-, 4-methoxy- or 4-nitrophenylacrylonitrile electron-withdrawing groups.
Существенной особенностью заявляемого способа получения несимметричных люминесцентных донорно-акцепторных молекул является его более высокая технологичность вследствие использования пиридина как в качестве растворителя, так и катализатора данной реакции.An essential feature of the proposed method for obtaining asymmetric luminescent donor-acceptor molecules is its higher manufacturability due to the use of pyridine both as a solvent and as a catalyst for this reaction.
Для решения технической проблемы были получены различные несимметричные донорно-акцепторные молекулы общей формулы (I):To solve the technical problem, various asymmetric donor-acceptor molecules of general formula (I) were obtained:
(I), (I)
где R1 обозначает Н или заместитель, выбранный из ряда: линейные С1-С12, или разветвлённые С3-С20, алкильные группы; линейные С1-С12 или разветвлённые С3-С20 алкильные группы, разделенные по крайней мере одним атомом кислорода;where R1 denotes H or a substituent selected from the range: linear C 1 -C 12 or branched C 3 -C 20 alkyl groups; linear C 1 -C 12 or branched C 3 -C 20 alkyl groups separated by at least one oxygen atom;
EWG обозначает электроноакцепторные группы, выбранный из ряда:EWG stands for electron withdrawing groups, selected from the range:
N-алкил- или N-фенил- производное 2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-она общей формулы (II-a): N-alkyl- or N-phenyl- derivative of 2-thioxo-1,3-thiazolidin-4-one of general formula (II-a):
(II-a), (II-a),
N-алкил- или N-фенил- производное 2-(дицианометилен)-1,3-тиазолидин-4-она общей формулы (II-b):N-alkyl- or N-phenyl- derivative of 2-(dicyanomethylene)-1,3-thiazolidin-4-one of general formula (II-b):
(II-b), (II-b),
алкил- или фенил- производное цианоацетата общей формулы (II-c):alkyl or phenyl cyanoacetate derivative of general formula (II-c):
(II-c), (II-c),
4-метилфенил-, 4-метоксифенил- или 4-нитрофенил- производное ацетонитрила общей формулы (II-d):4-methylphenyl-, 4-methoxyphenyl- or 4-nitrophenyl- acetonitrile derivative of general formula (II-d):
(II-d), (II-d),
производное 3-(дицианометилен)индан-1-она общей формулы (II-e):3-(dicyanomethylene)indan-1-one derivative of general formula (II-e):
(II-e), (II-e),
где R2 линейные С1–С6, или разветвленные С3–С12 алкильные, или циклические ароматические фенильные группы; R3 – метил-, метокси- или нитрозаместители.where R2 are linear C 1 -C 6 , or branched C 3 -C 12 alkyl, or cyclic aromatic phenyl groups; R3 are methyl, methoxy, or nitro substituents.
Оптические свойства новых несимметричных люминесцентных донорно-акцепторных молекул могут варьироваться в широких пределах в зависимости от выбранной электроноакцепторной группы EWG. Это может быть проиллюстрировано, например, как спектрами поглощения, так и их спектрами люминесценции в полистирольных полимерных матрицах (Фиг. 1) по Примерам 2-5, 7. Некоторые оптические характеристики люминесцентных несимметричных донорно-акцепторных молекул, а также их термическая стабильность приведены в Таблице 1 по Примерам 2-9. Как видно из приведенных спектральных данных, заявленные новые несимметричные донорно-акцепторные молекулы обладают интенсивным спектром поглощения в интервале от 470 до 620 нм. Полистирольные полимерные пленки, полученные с добавлением несимметричных донорно-акцепторных молекул, демонстрируют эффективное испускание в широком спектральном диапазоне от желтой (560 нм) до красной (710 нм) области спектра с высокими значениями квантовых выходов фотолюминесценции, от 20 и до 50%. Под высоким квантовым выходом в рамках данного изобретения подразумевается квантовый выход фотолюминесценции не менее 20%. Варьирование как донорных фрагментов, так и различных электроноакцепторных групп, представленное в рамках заявляемого изобретения, позволяет тонко настраивать комплекс физико-химических свойств получаемых на их основе материалов. Приведенные данные являются только примерами, и не ограничивают характеристик заявленных несимметричных люминесцентных донорно-акцепторных молекул. The optical properties of the new asymmetric luminescent donor-acceptor molecules can vary over a wide range depending on the chosen electron-withdrawing group EWG. This can be illustrated, for example, by both absorption spectra and their luminescence spectra in polystyrene polymer matrices (Fig. 1) according to Examples 2-5, 7. Some optical characteristics of luminescent asymmetric donor-acceptor molecules, as well as their thermal stability, are given in Table 1 for Examples 2-9. As can be seen from the spectral data, the claimed new asymmetric donor-acceptor molecules have an intense absorption spectrum in the range from 470 to 620 nm. Polystyrene polymer films obtained with the addition of asymmetric donor-acceptor molecules demonstrate efficient emission in a wide spectral range from yellow (560 nm) to red (710 nm) spectral region with high values of photoluminescence quantum yields, from 20 to 50%. By high quantum yield in the context of this invention is meant a photoluminescence quantum yield of at least 20%. The variation of both donor fragments and various electron-withdrawing groups, presented in the framework of the claimed invention, allows you to fine-tune the complex of physico-chemical properties of the materials obtained on their basis. The data given are examples only and do not limit the characteristics of the claimed asymmetric luminescent donor-acceptor molecules.
Также одной из отличительных особенностей заявленных несимметричных донорно-акцепторных молекул является их высокая термическая стабильность, определяемая в рамках данного изобретения как температура потери 5% первоначальной массы при нагревании вещества в инертной атмосфере. Данная температура для различных частных случаев составляет не менее 300оС, преимущественно 340оС. Данные термогравиметрического анализа (ТГА) для Примеров 2-9 приведены в Таблице 1. Приведенные данные являются только примерами и не ограничивают характеристик заявленных несимметричных донорно-акцепторных молекул.Also, one of the distinguishing features of the claimed asymmetric donor-acceptor molecules is their high thermal stability, defined in the framework of this invention as the temperature of loss of 5% of the initial mass when the substance is heated in an inert atmosphere. This temperature for various special cases is at least 300 ° C, mainly 340 ° C. The thermogravimetric analysis (TGA) data for Examples 2-9 are shown in Table 1. The data given are only examples and do not limit the characteristics of the declared asymmetric donor-acceptor molecules.
Техническая проблема также решается путем разработки эффективной схемы синтеза новых несимметричных люминесцентных донорно-акцепторных молекул, сводящейся к получению необходимых альдегидов, общего вида (III), с дальнейшим проведением реакции конденсации Кнёвенагеля (J. March, Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, McGraw-Hill, New York, NY: 1968, pp. 693, 697-698).The technical problem is also solved by developing an efficient scheme for the synthesis of new asymmetric luminescent donor-acceptor molecules, which is reduced to obtaining the necessary aldehydes, general form (III), with further Knoevenagel condensation reaction (J. March, Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure , McGraw-Hill, New York, NY: 1968, pp. 693, 697-698).
(III) (III)
Таким образом, ключевой стадией для получения предложенных несимметричных люминесцентных донорно-акцепторных молекул является проведение реакции конденсации между альдегидом, выбранным из ряда соединений общей формулы (III) и различными прекурсорами EWG, имеющими активные метиленовые группы, выбранным из ряда (IVa-e): Thus, the key step for obtaining the proposed asymmetric luminescent donor-acceptor molecules is the condensation reaction between an aldehyde selected from a number of compounds of general formula (III) and various EWG precursors having active methylene groups, selected from a number (IVa-e):
(IV-a);(IV-b);(IV-c); (IV-d); (IV-a); (IV-b); (IV-c); (IV-d);
(IV-e), (IV-e),
где R2 линейные С1–С6, или разветвленные С3–С12 алкильные, или циклические ароматические фенильные группы; R3 – метил-, метокси- или нитрозаместители.where R2 are linear C 1 -C 6 , or branched C 3 -C 12 alkyl, or cyclic aromatic phenyl groups; R3 are methyl, methoxy, or nitro substituents.
В контексте данного изобретения реакция конденсации Кнёвенагеля между альдегидом, выбранным из ряда соединений общей формулы (III), и прекурсором EWG, выбранным из ряда соединений (IVa-e), приводит к замещению карбонильной группы в альдегиде с образованием несимметричной люминесцентной донорно-акцепторной молекулы общей формулы (I). Общую схему реакции можно представить следующим образом: In the context of the present invention, the Knoevenagel condensation reaction between an aldehyde selected from the series of compounds of general formula (III) and an EWG precursor selected from the series of compounds (IVa-e) results in the substitution of the carbonyl group in the aldehyde to form an unsymmetrical luminescent donor-acceptor molecule of the general formula (I). The general reaction scheme can be represented as follows:
В частности, реакцию конденсации Кнёвенагеля между альдегидом и метиленовым субстратом проводят в различных органических растворителях или их смесях, например, в толуоле, хлорбензоле, тетрагидрофуране, дихлорэтане, хлороформе, пиридине в присутствие основного катализатора в реакционной среде. В качестве катализатора, могут быть использованы различные основания, например, органические (триэтиламин, пиридин, пиперидин, этилат натрия и др.) или неорганические (ацетат аммония, гидроксиды металлов, например, NaOH, KOH, KOH, оксиды, Al2O3 и др., соли) основания, а также их смеси с кислотами Льюиса (AlCl3, TiCl4). Предпочтительно использовать пиридин, поскольку в этом случае, он выполняет функцию как растворителя, так и катализатора. Температурный диапазон проведения реакции в этом случае варьируется от +20 до +150 ºС, предпочтительно проведение реакции при температуре от +80 до +150 ºС, поскольку проведение реакции при повышенных температурах способствует увеличению скорости реакции и повышению выхода целевого продукта. Для этого нагревание реакционной смеси можно проводить как традиционным способом, так и с использованием микроволнового излучения. Предпочтительно нагревание реакции за счёт микроволнового излучения, поскольку в этом случае нагревание происходит более равномерно, без перегрева реакционной массы, что ведёт к уменьшению побочных продуктов и снижению времени реакции.In particular, the Knoevenagel condensation reaction between an aldehyde and a methylene substrate is carried out in various organic solvents or their mixtures, for example, in toluene, chlorobenzene, tetrahydrofuran, dichloroethane, chloroform, pyridine in the presence of a basic catalyst in the reaction medium. Various bases can be used as a catalyst, for example, organic (triethylamine, pyridine, piperidine, sodium ethoxide, etc.) or inorganic (ammonium acetate, metal hydroxides, for example, NaOH, KOH, KOH, oxides, Al2O3 and etc., salts) bases, as well as their mixtures with Lewis acids (AlCl3, TiClfour). It is preferable to use pyridine, since in this case, it functions as both a solvent and a catalyst. The temperature range of the reaction in this case varies from +20 to +150 ºС, it is preferable to carry out the reaction at a temperature from +80 to +150 ºС, since carrying out the reaction at elevated temperatures increases the reaction rate and increases the yield of the target product. To do this, the heating of the reaction mixture can be carried out both in the traditional way and using microwave radiation. It is preferable to heat the reaction by microwave radiation, since in this case the heating occurs more evenly, without overheating the reaction mass, which leads to a decrease in by-products and a decrease in the reaction time.
После окончания реакции продукт конденсации выделяют по известным методикам. Например, добавляют воду и органический растворитель. Органическую фазу отделяют, промывают водой до нейтральной реакции и высушивают, после чего растворитель упаривают. В качестве органического растворителя может быть использован любой не смешивающийся или ограниченно смешивающийся с водой растворитель, например, выбранный из ряда эфиров: диэтиловый эфир, метилтретбутиловый эфир, или выбранный из ряда ароматических соединений: бензол, толуол, ксилол, или выбранный из ряда хлорорганических соединений: дихлорметан, хлороформ, четырёххлористый углерод, хлорбензол. Также для выделения могут использоваться смеси органических растворителей. Выделение продукта можно производить и без применения органических растворителей, например, отгонкой растворителей из реакционной смеси, или любым другим известным методом. Предпочтительным является выделение продукта отгонкой растворителя с последующей очисткой. After completion of the reaction, the condensation product is isolated according to known methods. For example, water and an organic solvent are added. The organic phase is separated, washed with water until neutral and dried, after which the solvent is evaporated. As an organic solvent, any solvent immiscible or limitedly miscible with water can be used, for example, selected from a number of ethers: diethyl ether, methyl tert-butyl ether, or selected from a number of aromatic compounds: benzene, toluene, xylene, or selected from a number of organochlorine compounds: dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, chlorobenzene. Mixtures of organic solvents can also be used for isolation. The product can be isolated without the use of organic solvents, for example, by distillation of solvents from the reaction mixture, or by any other known method. It is preferable to isolate the product by distillation of the solvent followed by purification.
Очистку целевого продукта проводят любым известным методом, например, препаративной колоночной хроматографией в адсорбционном или эксклюзионом режиме, перекристаллизацией, дробным осаждением, дробным растворением или их любой комбинацией.Purification of the target product is carried out by any known method, for example, preparative column chromatography in adsorption or exclusion mode, recrystallization, fractional precipitation, fractional dissolution, or any combination thereof.
Чистоту и строение полученных несимметричных донорно-акцепторных молекул подтверждают совокупностью данных физико-химического анализа, полученных с помощью таких методов, как хроматографические, спектроскопические, масс-спектрометрические. Наиболее предпочтительным подтверждением чистоты и структуры донорно-акцепторных молекул являются ЯМР-спектры на ядрах 1Н (см. Фиг. 3-4).The purity and structure of the resulting asymmetric donor-acceptor molecules are confirmed by a combination of physical and chemical analysis data obtained using methods such as chromatographic, spectroscopic, mass spectrometric. The most preferred confirmation of the purity and structure of the donor-acceptor molecules are 1 H NMR spectra (see Fig. 3-4).
Исходные альдегиды, выбранные из ряда соединений общей формулы (III), для синтеза несимметричных люминесцентных донорно-акцепторных молекул получают в две стадии, используя для этого набор реакций органического и металлорганического синтеза. Конкретный пример получения исходного альдегида общей формулы (III), где R1=H, проиллюстрирован ниже (см. Пример 1). The starting aldehydes selected from a number of compounds of general formula (III) for the synthesis of unsymmetrical luminescent donor-acceptor molecules are obtained in two stages using a set of organic and organometallic synthesis reactions. A specific example of obtaining the starting aldehyde of general formula (III), where R1=H, is illustrated below (see Example 1).
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ РЕАЛИЗАЦИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯINFORMATION CONFIRMING THE IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
На Фиг.1 в качестве иллюстрации представлены спектры поглощения и люминесценции в полистирольных полимерных матрицах несимметричных донорно-акцепторных молекул по Примерам 2-5, 7.Figure 1 as an illustration shows the absorption and luminescence spectra in polystyrene polymer matrices of asymmetric donor-acceptor molecules according to Examples 2-5, 7.
На Фиг.2 в качестве иллюстрации высокой термической стабильности представлены кривые ТГА в инертной атмосфере несимметричных донорно-акцепторных молекул по Примерам 2-5, 7.Figure 2, as an illustration of high thermal stability, shows TGA curves in an inert atmosphere of asymmetric donor-acceptor molecules according to Examples 2-5, 7.
На Фиг.3 представлен 1H ЯМР спектр соединения по Примеру 2. Figure 3 shows the 1 H NMR spectrum of the compound of Example 2.
На Фиг.4 представлен 1H ЯМР спектр соединения по Примеру 7. Figure 4 shows the 1 H NMR spectrum of the compound of Example 7.
Изобретение может быть проиллюстрировано нижеприведёнными примерами синтеза несимметричных люминесцентных донорно-акцепторных молекул (см. Пример 1 и Таблицу 1 c Примерами 3-9). При этом использовали коммерчески доступные реагенты и растворители без дополнительной очистки: 4-бромтрифениламин, тиофен, магний (Mg), бис(дифенилфосфино)ферроцен]дихлорпаладий (2) (Pd(dppf)Cl2), 1.6 М раствор н-бутиллитий (n-BuLi) в гексане, N,N-диметилформамид, N-этилдицианороданин и др. Дополнительные реагенты и вещества были получены, используя описанные в литературе методики. Все реакции, если не оговорено особо, проводили в атмосфере аргона.The invention can be illustrated by the following examples of the synthesis of asymmetric luminescent donor-acceptor molecules (see Example 1 and Table 1 with Examples 3-9). We used commercially available reagents and solvents without additional purification: 4-bromotriphenylamine, thiophene, magnesium (Mg), bis(diphenylphosphino)ferrocene]dichloropalladium (2) (Pd(dppf)Cl 2 ), 1.6 M solution of n-butyllithium (n -BuLi) in hexane, N,N-dimethylformamide, N-ethyldicyanorhodanine, etc. Additional reagents and substances were obtained using procedures described in the literature. All reactions, unless otherwise noted, were carried out under an argon atmosphere.
Получение альдегидов общей формулы (III), где R1=H для синтеза несимметричных люминесцентных донорно-акцепторных молекул.Obtaining aldehydes of general formula (III), where R1=H for the synthesis of asymmetric luminescent donor-acceptor molecules.
Пример 1. Синтез альдегида (3) общей формулы (III), где R1 равно H был осуществлён согласно приведённой ниже схеме:Example 1. The synthesis of aldehyde (3) of general formula (III), where R1 is equal to H, was carried out according to the scheme below:
Получение соединения 2. 4-(дифениламино)фенилтиофен (2) был получен путем реакции кросс-сочетания в условиях Кумады: к раствору 5.52 г (17.0 ммоль) трифениламина монобромида (1) и 83 мг (0.1 ммоль) Pd(dppf)Cl2 в 35 мл сухого ТГФ медленно при перемешивании прикапали 37 мл раствора тиофенмагнийбромида (1eq) в ТГФ, полученного in situ, при охлаждении в инертной атмосфере. После чего температуру реакционной смеси в течении 1 часа увеличили до комнатной с последующим перемешиванием в течение 8 часов. После окончания реакции реакционную смесь вылили в 150 мл дистиллированной воды и экстрагировали диэтиловым эфиром. Органическую фазу отмывали дистиллированной водой и сушили над безводным Na2SO4. Растворитель был отогнан в вакууме и чистый продукт (4.62 г, 83 %) был получен после очистки на хроматографической колонке с силикагелем (элюент гексан:толуол 12:1). 1H ЯМР (250 MГц, CDCl3, δ, м.д.): 7.00-7.17 (перекрывающиеся сигналы, 9H), 7.21-7.32 (перекрывающиеся сигналы, 6H), 7.49 (д, 2Н, J = 8.55 Hz).Preparation of
Получение соединения 3. 5-[4-(дифениламино)фенил]тиофен-2-карбальдегид 3 был получен следующим образом: 1.6 M раствор н-бутиллитий в гексане (10.4 мл, 16.7 ммоль) был медленно добавлен к раствору соединения 2 (5.43 г, 16.7 ммоль) в 160 мл сухого ТГФ при -78 ºС в инертной атмосфере. После чего перемешивание при температуре -78 ºС было продолжено в течении 1 часа. Затем к реакционной массе добавили одну порцию 1.22 г (16.7 ммоль) безводного N,N-диметилформамида при температуре -78 ºС. После чего температуру реакционной смеси в течении 1 часа увеличили до комнатной. После окончания реакции реакционную смесь вылили в 250 мл дистиллированной воды и экстрагировали диэтиловым эфиром. Органическую фазу отмывали дистиллированной водой и сушили над безводным Na2SO4. Растворитель был отогнан в вакууме и чистый продукт (5.10 г, 87 %) был получен после очистки на хроматографической колонке с силикагелем (элюент дихлорметан:гексан 10:1). 1H ЯМР (250 MГц, CDCl3, δ, м.д.): 7.03-7.20 (перекрывающиеся сигналы, 8H), 7.26-7.36 (перекрывающиеся сигналы, 5H), 7.53 (д, 2H, J = 8.55 Hz), 7.72 (д, 2H, J = 3.97 Hz), 9.87 (c, 1H).Preparation of
Получение несимметричных люминесцентных донорно-акцепторных молекул.Obtaining asymmetric luminescent donor-acceptor molecules.
Пример 2. Общая методика способа получения несимметричных люминесцентных донорно-акцепторных молекул общей формулы (I) посредством реакций конденсации Кнёвенагеля между альдегидом, выбранным из ряда соединений общей формулы (III), и
N-этилдицианороданином, выбранным из ряда соединений общей формулы (IV), приведена ниже на примере полученного выше альдегида (Соединение 3, Пример 1), где R1=H, R2= линейная C2 алкильная группа, общей формулы (IV-b): Example 2 General procedure for the preparation of unsymmetrical luminescent donor-acceptor molecules of general formula (I) by means of Knoevenagel condensation reactions between an aldehyde selected from a number of compounds of general formula (III) and
N-ethyldicyanorhodanine, selected from a number of compounds of general formula (IV), is given below by the example of the aldehyde obtained above (
Раствор альдегида (3) из Примера 1 (0.80 г, 2.3 ммоль) и N-этилдицианороданина (0.65 г, 3.4 ммоль) в 24 мл сухого пиридина подвергался микроволновому облучению при кипении в течение 8 часов. После завершения реакции реакционную массу упаривали от пиридина на вакууме и чистый продукт (0.86 г, 72 %) был получен после очистки на хроматографической колонке с силикагелем (элюент хлороформ). 1H ЯМР (250 MГц, CDCl3, δ, м.д.): 1.42 (т, 3Н, J = 7.32 Hz), 4.32 (дд, 2H, J1 = 7.02 Hz, J2 = 14.34 Hz), 7.03-7.20 (перекрывающиеся сигналы, 8H), 7.26-7.36 (перекрывающиеся сигналы, 5H), 7.46 (д, 1H, J = 3.97 Hz), 7.54 (д, 1H, J = 8.85 Hz), 8.06 (с, 1H).A solution of aldehyde (3) from Example 1 (0.80 g, 2.3 mmol) and N-ethyldicyanorhodanine (0.65 g, 3.4 mmol) in 24 ml of dry pyridine was subjected to microwave irradiation at the boil for 8 hours. After completion of the reaction, the reaction mass was evaporated from pyridine in a vacuum, and the pure product (0.86 g, 72%) was obtained after purification on a chromatographic column with silica gel (eluent chloroform). 1 H NMR (250 MHz, CDCl 3 , δ, ppm): 1.42 (t, 3H, J = 7.32 Hz), 4.32 (dd, 2H, J 1 = 7.02 Hz, J 2 = 14.34 Hz), 7.03 -7.20 (overlapping signals, 8H), 7.26-7.36 (overlapping signals, 5H), 7.46 (d, 1H, J = 3.97 Hz), 7.54 (d, 1H, J = 8.85 Hz), 8.06 (s, 1H).
Другие примеры (Примеры 3-9) несимметричных люминесцентных донорно-акцепторных молекул общей формулы (I), полученных аналогичным способом, а также некоторые основные физико-химические свойства полученных молекул представлены в Таблице 1.Other examples (Examples 3-9) of asymmetric luminescent donor-acceptor molecules of general formula (I), obtained in a similar way, as well as some of the main physico-chemical properties of the obtained molecules, are presented in Table 1.
Таблица №1.
Примечание: PLQY – квантовый выход фотолюминесценции. Note: PLQY is the photoluminescence quantum yield.
Claims (28)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020134254A RU2788650C2 (en) | 2020-10-19 | Asymmetrical luminescent donor-acceptor molecules based on triphenylamine-thiophene block with different electron-acceptor groups and their production method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020134254A RU2788650C2 (en) | 2020-10-19 | Asymmetrical luminescent donor-acceptor molecules based on triphenylamine-thiophene block with different electron-acceptor groups and their production method |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020134254A3 RU2020134254A3 (en) | 2022-04-20 |
RU2020134254A RU2020134254A (en) | 2022-04-20 |
RU2788650C2 true RU2788650C2 (en) | 2023-01-24 |
Family
ID=
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2667362C2 (en) * | 2015-08-13 | 2018-09-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН (ИСПМ РАН) | Triphenylamine-based donor-acceptor oligomers with phenyl dicyanovinyl substituents and method of producing same |
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2667362C2 (en) * | 2015-08-13 | 2018-09-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН (ИСПМ РАН) | Triphenylamine-based donor-acceptor oligomers with phenyl dicyanovinyl substituents and method of producing same |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
CRISTINA SISSA et al. "The effectiveness of essential-state models in the description of optical properties of branched push-pull chromophores", Physical Chemistry Chemical Physics, 2010, Vol. 12, No. 37, P. 11715-11727. * |
VICTORIEN JEUX et al. "Push-Pull Triphenylamine Chromophore Syntheses and Optoelectronic Characterizations", CHEMPLUSCHEM, 2015, P. 1-8. * |
интернет-источник URL: http://www.chem.msu.ru/rus/teaching/kolman/14.htm, опубликованный в Wayback Internet Archive Machine 17.01.2017. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI549927B (en) | Novel spirobifluorene compounds | |
CN109593105B (en) | Metal complex, organic electroluminescent device and organic electroluminescent material | |
KR20210148364A (en) | Method for preparing triphenylamine derivatives containing adamantyl | |
WO2021135183A1 (en) | Organic compound, organic electroluminescent device, and electronic apparatus | |
JP2013051427A (en) | Electroluminescent device | |
CN111454161B (en) | Spiro compound, application thereof, organic electroluminescent device using spiro compound and electronic device using spiro compound | |
KR102691872B1 (en) | Organic semiconducting material and its synthesis and organic semiconducting component with the material | |
RU2624820C2 (en) | Donor-acceptor conjugated molecules and methods for their production | |
CN111479799A (en) | Organic compound and organic electroluminescent element comprising same | |
CN113754641A (en) | Organic compound, and electronic element and electronic device using same | |
JP5057609B2 (en) | Spiro compounds and uses thereof | |
RU2788650C2 (en) | Asymmetrical luminescent donor-acceptor molecules based on triphenylamine-thiophene block with different electron-acceptor groups and their production method | |
CN108586438B (en) | Mono-substituted five-membered heterocyclic barbituric acid derivative and preparation method thereof | |
CN116143637A (en) | Organic compound, organic electroluminescent device and electronic device comprising the same | |
Zhang et al. | Synthesis of carbazole derivatives with high quantum yield and high glass transition temperature | |
CN111995637B (en) | Organic compound and organic electroluminescent device thereof | |
Zhang et al. | An Optic/Proton Dual‐Controlled Fluorescence Switch based on Novel Photochromic Bithienylethene Derivatives | |
CN109686870B (en) | Isotope composition and organic electroluminescent device | |
CN111423450B (en) | Compound, display panel and display device | |
RU2694209C2 (en) | Donor-acceptor oligomers based on triphenylamine with p-fluorophenyldicyano-vinyl electron-acceptor substitutes and method for production thereof | |
CN108558595B (en) | P-phenylene ethylene bridged trimer indene derivative and preparation method thereof | |
JP2012176928A (en) | Pyrene derivative, production method of pyrene derivative, complex, catalyst, electronic material, light-emitting material and pigment | |
RU2667362C2 (en) | Triphenylamine-based donor-acceptor oligomers with phenyl dicyanovinyl substituents and method of producing same | |
KR101000784B1 (en) | Novel polyacene compounds substituted with dendron and organic thin film transistor using the same | |
Zhou et al. | Blue emissive dimethylmethylene-bridged triphenylamine derivatives appending cross-linkable groups |