水溶性噻吩單體與水溶性聚噻吩衍生物及其製備方法
2023-06-23 15:42:56
專利名稱：水溶性噻吩單體與水溶性聚噻吩衍生物及其製備方法
技術領域：
本發明涉及有機高分子光電材料技術領域，具體涉及水溶性噻吩單體與水溶性聚噻吩衍生物及其製備方法。
背景技術：
聚噻吩及其衍生物是一類重要的有機共軛高分子功能材料。一方面，從理論上說， 聚噻吩可以成為研究非簡併態導電高分子遷移的模型，由於噻吩芳雜環對氧氣和溼度都有較高的穩定性，使其衍生物比其它芳雜環衍生物更容易合成，而且聚噻吩衍生物的結構也具有多樣性；另一方面，聚噻吩摻雜態和去摻雜態都具有良好的環境穩定性。這些都引起了人們更多的研究興趣。因此，聚噻吩及其衍生物被用作導電材料、發光二極體材料、輕質電池材料、電磁屏蔽材料、顯示器材料、微波吸收材料、新型記憶材料等，成為人們研究有機電致變色、有機電致發光和有機光伏的熱點材料。鑑於聚噻吩衍生物是一類性能優異的π -電子系共軛光、電材料，因此，擴大聚噻吩衍生物的種類及其應用領域顯得尤為重要。目前，已開展研究的聚噻吩衍生物幾乎都不是水溶性的，在有機光、電器件的加工製作過程中，利用旋塗等方法使非水溶性聚噻吩衍生物成膜時，所用有機溶劑有可能會破壞有機光、電器件中的其它的有機膜，這種情況勢必會影響有機光、電器件的性能。
發明內容
為了解決上述相關技術中存在的不足，同時擴大聚噻吩衍生物的種類及其應用領域，本發明提供水溶性噻吩單體與水溶性聚噻吩衍生物及其製備方法。該水溶性聚噻吩衍生物不僅保持聚噻吩優異的光、電性能，而且具有水溶性，有利於有機光、電器件的加工製作。水溶性噻吩單體，具體是η- (3-噻吩氧基)_烷基-三乙基溴化銨，具有如下分子結構
權利要求
1.水溶性噻吩單體，其特徵在於是η-(3-噻吩氧基)_烷基-三乙基溴化銨，具有如下分子結構
2.權利要求1所述水溶性噻吩單體的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(1)N2保護下，將甲基吡咯烷酮和金屬鈉混合後，得混合液；向混合液中緩慢滴加甲醇，室溫下攪拌反應3h 5 h至金屬鈉消失，除去反應中殘留的甲醇，得到甲醇鈉的甲基吡咯烷酮溶液；(2)隊保護下，將步驟(1)甲醇鈉的甲基吡咯烷酮溶液、溴化亞銅催化劑、3-溴噻吩混合，在100°C 110°C下攪拌反應4 h 8 h，得反應液；將反應液倒入二氯甲烷中，過濾得到紅褐色濾液；向紅褐色濾液中加入飽和氯化鈉溶液後，用二氯甲烷萃取，提取有機相併用無水硫酸鈉乾燥，然後過濾除去硫酸鈉，得到濾液；減壓除去濾液中的二氯甲烷後，即得到3-甲氧基噻吩的粗產物；粗產物在78°C 80°C和SkPa下精餾，得到純3-甲氧基噻吩；(3)隊保護下，將甲苯、步驟(2)得到的3-甲氧基噻吩、η-溴-1-烷醇、硫酸氫鈉混合， 在105°C 115°C下攪拌反應5h 8h，反應結束後用飽和氯化鈉溶液萃取，提取有機層，並向有機層中加入無水硫酸鈉乾燥，然後過濾除去硫酸鈉，得到濾液；減壓除去濾液中的甲苯後，得到3- (η-溴-烷氧基)-噻吩的粗產物；然後用色譜柱對粗產物進行分離提純，得到純 3-(η-溴-烷氧基)_噻吩；其中η = 2 6;(4)N2保護下，將步驟(3)所製備的3-(η-溴-烷氧基)-噻吩、乙腈、三乙胺混合， 45°C 60°C攪拌反應40 h 45 h，得到反應液；反應結束後減壓除去反應液中的乙腈和三乙胺後，得到粘稠液體，用石油醚洗滌所述粘稠液體，得到水溶性噻吩單體η- (3 『-噻吩氧基)_烷基-三乙基溴化銨；其中η = 2 6。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(3)色譜柱分離採用的衝洗液是二氯甲烷和石油醚的混合溶劑。
4.權利要求1所述水溶性噻吩單體聚合而成的水溶性聚噻吩衍生物，其特徵在於具有如下分子結構Br"O(CH2)kN^-C2H5其中n=2 6。
5.權利要求4所述水溶性聚噻吩衍生物的製備方法，其特徵在於步驟如下(I)N2保護下，依次加入氯仿和n-(3 『-噻吩氧基)-烷基-三乙基溴化銨，得混合溶液；向混合溶液中緩慢滴加無水三氯化鐵的氯仿溶液，攪拌反應36 h 40h，得到反應液；減壓除去反應液中的氯仿後，用甲醇快速洗滌剩餘的反應液，真空乾燥得到粗產物；η =2 6 ；(2)採用索氏提取器，以丙酮作為溶劑對上述粗產物進 行抽提，直至抽提液無色為止； 所得濾餅再用水合胼的甲醇溶液進行抽提，收集抽提液，減壓除去抽提液中的水合胼的甲醇溶液後，剩餘的固體產物再經真空乾燥，即得到水溶性聚噻吩衍生物。
全文摘要
本發明提供水溶性噻吩單體與水溶性聚噻吩衍生物及其製備方法。水溶性噻吩單體n-(3-噻吩氧基)-烷基-三乙基溴化銨(n=2~6)的製備包括如下過程甲醇和金屬鈉在N-甲基吡咯烷酮中反應，再與3-溴噻吩反應，提純得到的3-甲氧基噻吩；3-甲氧基噻吩與n-溴-1-烷醇(n=2~6)反應，提純得到3-(n-溴-烷氧基)-噻吩；3-(n-溴-烷氧基)-噻吩與三乙胺在乙腈中反應，提純得到水溶性噻吩單體。所得水溶性噻吩單體的氯仿溶液，在無水三氯化鐵的催化下聚合得到水溶性聚噻吩衍生物。本發明所製備的水溶性聚噻吩衍生物，不僅保持聚噻吩優異的光、電性能，還具有水溶性，便於有機光、電器件的加工製作。
文檔編號C07D333/32GK102304121SQ20111018853
公開日2012年1月4日 申請日期2011年7月7日 優先權日2011年7月7日
發明者劉平, 洪銳彬, 鄧文基 申請人:華南理工大學