首页 / 专利库 / 多媒体工具与应用 / 广告媒体 / 广告牌 / 一类新的β-八甲基卟啉化合物的合成及其应用

一类新的β-八甲基卟啉化合物的合成及其应用

阅读:3发布:2022-03-05

专利汇可以提供一类新的β-八甲基卟啉化合物的合成及其应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一类β-八甲基卟啉化合物,其具有结构通式Ⅰ,式中:Y、Z各表示位于苯环的邻、间或对位上的取代基;Y和Z相同或不同,各选自:H、NO2、Cl、OCH3、Br、NH2、NHCH3或N(CH3)2。本发明还涉及上述化合物的金属配合物,具有如结构式Ⅱ,其中M选自:Zn2+,Eu3+,Tb3+,Sm3+,Dy3+,Pt3+或Ir3+。本发明还涉及上述β-八甲基卟啉化合物及其金属配合物的制备方法。本发明的β-八甲基卟啉化合物及其金属配合物能够在光或电激发下发射强红光,它们用作红光发光材料。,下面是一类新的β-八甲基卟啉化合物的合成及其应用专利的具体信息内容。

1.一类β-八甲基卟啉化合物,其特征在于具有如下结构通式:

式中:Y、Z各表示位于苯环的邻、间或对位上的取代基;Y和Z相同或不同, 各选自:H、NO2、Cl、OCH3、Br、NH2、NHCH3或N(CH3)2。
2.一类β-八甲基卟啉化合物的金属配合物,其特征在于具有如下结构通式:

式中:Y、Z各表示位于苯环的邻、间或对位上的取代基;Y和Z相同或不同,各选 自:H、NO2、Cl、OCH3、Br、NH2、NHCH3或N(CH3)2,M选自:Zn2+,Eu3+,Tb3+,Sm3+, Dy3+,Pt3+或Ir3+。
3.一种制备权利要求1所述的β-八甲基卟啉化合物的方法,它包括:
(1)将3,4-二甲基吡咯基-2-甲酸乙酯与Y取代的苯甲以化学计量比,按 照如下的反应式进行缩合反应,得到白色固体产物二(3,4-二甲基-5-乙羰基吡 咯)-Y取代苯基甲烷,该反应的条件是:以醇为溶剂,在惰性气体保护下加热至 回流,并以酸为催化剂,形成的产物是白色固体:

(2)将步骤(1)中得到的白色固体二(3,4-二甲基-5-乙氧羰基吡咯)-Y取 代苯基甲烷置于溶剂二醇或缩二醇中,加入金属氢氧化物作为催化剂,在惰性气 体保护下,加热至140-220℃,使之反应,直至白色固体消失,反应液呈透明,然 后,冷却至室温,撤除惰性气体,将反应液倒入冷中,调节pH达到7,放置过 夜,抽滤,得到棕色固体产物二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷:

(3)将步骤(2)中得到的二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷与Z取代 的苯甲醛以化学计量比进行反应,该反应以C1-C15卤代烷、C1-C15烷基酸、 C1-C15烷基醇或二甲基甲酰胺为溶剂,以酸为催化剂,在搅拌或在加热至回流的 条件下进行,反应终点由紫外光谱仪或薄层层析法测试确定:当反应液中产物β- 八甲基卟啉在紫外光谱图上470-480nm附近的吸收峰的吸收强度不再增加,或反应 液中反应物二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷的薄层层析的特征斑点消失, 则反应达到终点;

然后,经提纯,得到绿色固体产物β-八甲基卟啉。
4.一种制备权利要求2所述的β-八甲基卟啉金属配合物的方法,它包括:
权利要求3所述的步骤(1)-(3);和
步骤(4):将权利要求3的步骤(3)中制得的β-八甲基卟啉与金属M的卤 化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐或C1-C15烷基酸的盐进行反应,M选自:Zn,Eu, Tb,Sm,Dy,Pt或Ir,该反应以C1-C15卤代烷烃、C1-C15烷基酸、C1-C15烷基 醇或二甲基甲酰胺为溶剂,在搅拌或在加热回流的条件下进行,反应终点由紫外光 谱仪或薄层层析法测试确定:当反应液中产物卟啉配合物在紫外光谱图上500nm 附近的吸收峰的吸收强度不再增加,或反应液中反应物卟啉的薄层层析的特征斑点 消失,则反应达到终点;提纯,得到β-八甲基卟啉的金属配合物,呈红颜色

5.一种制备权利要求2所述的β-八甲基卟啉金属配合物的方法,它包括:
权利要求3所述的步骤(1)-(3);
其中在步骤(3)中,先将二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷、溶剂、与 金属M的卤化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐或C1-C15烷基酸的盐,一同混合搅拌 2-16小时,其中,M选自:Zn,Eu,Tb,Sm,Dy,Pt或Ir;然后加入Z取代的苯 甲醛和催化剂,在所述的反应条件下进行反应,采用所述的紫外光谱仪或薄层层析 法测试确定反应终点,当反应液中产物β-八甲基卟啉的配合物在紫外光谱图上 500nm附近的吸收峰的吸收强度不再增加,或反应液中反应物二(3,4-二甲基吡咯) -Y取代苯基甲烷的薄层层析的特征斑点消失达到终点时,停止反应,并提纯,得 到β-八甲基卟啉金属配合物,

6.一种权利要求1所述的β-八甲基卟啉化合物的用途,它用作在光或电激 发下于610~800nm范围内能发射红光的红光发光材料。
7.一种权利要求2所述的β-八甲基卟啉的配合物的用途,它用作在光或电 激发下于610~800nm范围内能发射红光的红光发光材料。
8.一种具有显示器的产品,其显示器包含权利要求1或2所述的β-八甲基卟 啉化合物或其金属配合物,该化合物是所述显示器中的红光发光材料。、
9,如权利要求8所述的用途,其中所述产品是电视机、电脑、手提电脑、数 码相机、计算机、手机、电箱、洗衣机空调、MP3或广告牌
10.一种灯,该灯包含权利要求1或2所述的β-八甲基卟啉化合物或其金属 配合物,该化合物是所述灯中的红光发光材料。

说明书全文

技术领域

发明涉及卟啉化合物及其金属配合物、它们的制备和应用。

背景技术

发光材料一直贯穿于人类文明发展的整个过程。它广泛应用于通讯、 卫星、雷达、显示、记录、光学、计算机、生物分子探针等高科技领域。 特别是已进入信息时代的今天,满足各种信息显示需求的发光材料发展尤 为迅速。发光材料可分为无机发光材料和有机发光材料两大类。自无机发 光二极管发明以来,它们在视频、数字显示、仪器监控、广告等诸多领域 已经得到了广泛的应用,并取得了令人瞩目的成就。但是它们也存在着许 多缺点:如显像管体积大、发光材料品种较少、器件制作工艺复杂、成本 高、能损大、很难提供全色显示等。
有机电致发光是新一代显示技术中最具竞争的技术,有很高的科学 研究价值及巨大应用前景,是目前光电器件领域中的研究热点。有机材料 薄膜电致发光器件克服了无机材料电致发光器件的缺点,显示出许多优点: (1)选择范围很广,并可进行分子设计,易获得全色显示;(2)亮度高、效 率高;(3)直流低压驱动,能耗少,可与集成电路驱动相匹配;(4)制作工 艺简单,成本低;(5)可实现超薄型的大面积平板显示;(6)有良好的机械 特性,容易处理和加工成不同形状等。
例如在平面显示器方面,有机电致发光平面显示器与无机材料电致发 光的液晶平面显示器相比,具有主动发光、轻、薄、对比度好、无度依 赖性、能耗低等显著特点,具有广阔的应用前景。
然而,同目前广泛应用的无机材料电致发光的显示器相比,有机电致 发光平面显示器的全色显示还存在较多问题,其中一个关键原因就是全色 显示需要红、绿、蓝三基色发光材料,虽然高性能的绿色和蓝色发光材料 已经可实用化,但缺乏性能优异的红光有机发光材料。原因在于:(1)对 应于红光发射的跃迁都是能隙较小的跃迁,即产生红光发射的化合物的能 级差很小,这使得红光材料的设计很困难,导致材料匮乏;(2)目前已知 能够发红光的材料,其结构体系中都存在较强的π-π电子的相互作用,或 者具有强的电荷转移特性。虽然它们能够发红光,但是其结构特点也会加 剧分子的聚集,易导致荧光淬灭现象,不能发射较强的红光。其发光性能 不够理想,不符合实际使用的要求。因此,它们不能作为红光材料使用, 尤其不能用作产业化或商业化的红光发光材料。
已知某些化合物,例如卟啉化合物在光或电激发下能够发红光,但是 它的发光性能不好。它具有大的共轭体系,易导致荧光淬灭现象,不能发 射较强的红光,因此,不能产业化,更不能商业化。
因此,目前尚没有能够发射强红光的、能够产业化和商业化的红光发 光材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够发射强红光的、能够产业化和商业化的 红光发光材料。
本发明的第一方面涉及一种新的红光发光材料:β-八甲基卟啉化合物 及其金属配合物。
本发明的β-八甲基卟啉化合物具有如下结构通式:

式中:Y、Z各表示位于苯环的邻、间或对位上的取代基;Y和Z相同 或不同,各选自:H、NO2、Cl、OCH3、Br、NH2、NHCH3或N(CH3)2。
本发明的β-八甲基卟啉化合物的金属配合物具有如下结构通式:

式中:Y、Z各表示位于苯环的邻、间或对位上的取代基;Y和Z相同或不 同,各选自:H、NO2、Cl、OCH3、Br、NH2、NHCH3或N(CH3)2,M选自:Zn2+, Eu3+,Tb3+,Sm3+,Dy3+,Pt3+或Ir3+。
本发明的第二方面涉及上述红光发光材料的制备方法。
本发明的制备β-八甲基卟啉化合物的方法包括:
(1)将3,4-二甲基吡咯基-2-甲酸乙酯与Y取代的苯甲以化学计量 比,按照如下的反应式进行缩合反应,得到白色固体产物二(3,4-二甲基 -5-乙羰基吡咯)-Y取代苯基甲烷,该反应的条件是:以醇为溶剂,在 惰性气体保护下加热至回流,并以酸为催化剂,形成的产物是白色固体:

(2)将步骤(1)中得到的白色固体二(3,4-二甲基-5-乙氧羰基吡 咯)-Y取代苯基甲烷置于溶剂二醇或缩二醇中,加入金属氢氧化物作为 催化剂,在惰性气体保护下,加热至140-220℃,使之反应,直至白色固 体消失,反应液呈透明,然后,冷却至室温,撤除惰性气体,将反应液倒 入冷中,调节pH达到7,放置过夜,抽滤,得到棕色固体产物二(3,4- 二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷:

(3)将步骤(2)中得到的二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷与 Z取代的苯甲醛以化学计量比进行反应,该反应以C1-C15卤代烷、C1-C15 烷基酸、C1-C15烷基醇或二甲基甲酰胺为溶剂,以酸为催化剂,在搅拌或 在加热至回流的条件下进行,反应终点由紫外光谱仪或薄层层析法测试确 定:当反应液中产物β-八甲基卟啉在紫外光谱图上470-480nm附近的吸收 峰的吸收强度不再增加,或反应液中反应物二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代 苯基甲烷的薄层层析的特征斑点消失,则反应达到终点;

然后,经提纯,得到绿色固体产物β-八甲基卟啉。
本发明的制备β-八甲基卟啉金属配合物的方法包括:
上述方法中的(1)-(3);和
步骤(4):将权利要求3的步骤(3)中制得的β-八甲基卟啉与金属 M的卤化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐或C1-C15烷基酸的盐进行反应,M 选自:Zn,Eu,Tb,Sm,Dy,Pt或Ir,该反应以C1-C15卤代烷烃、C1-C15 烷基酸、C1-C15烷基醇或二甲基甲酰胺为溶剂,在搅拌或在加热回流的条 件下进行,反应终点由紫外光谱仪或薄层层析法测试确定:当反应液中产 物卟啉配合物在紫外光谱图上500nm附近的吸收峰的吸收强度不再增加, 或反应液中反应物卟啉的薄层层析的特征斑点消失,则反应达到终点;提 纯,得到β-八甲基卟啉的金属配合物,呈红颜色

本发明的另一种制备β-八甲基卟啉金属配合物的方法包括:
上述制备β-八甲基卟啉的方法中的步骤(1)-(3);
其中在步骤(3)中,先将二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷、 溶剂、与金属M的卤化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐或C1-C15烷基酸的 盐,一同混合搅拌2-16小时,其中,M选自:Zn,Eu,Tb,Sm,Dy,Pt或Ir;然后加入Z取代的苯甲醛和催化剂,在所述的反应条件下进行反应, 采用所述的紫外光谱仪或薄层层析法测试确定反应终点,当反应液中产物 β-八甲基卟啉的配合物在紫外光谱图上500nm附近的吸收峰的吸收强度 不再增加,或反应液中反应物二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷的薄 层层析的特征斑点消失达到终点时,停止反应,并提纯,得到β-八甲基卟 啉金属配合物,

本发明的第三方面涉及上述β-八甲基卟啉及其金属配合物的用途。它 们用作在光或电激发下于610~800nm范围内能发射红光的红光发光材料。
本发明的第四方面涉及一种具有显示器的产品,其显示器包含本发明 的β-八甲基卟啉化合物或其金属配合物,该化合物是所述显示器中的红 光发光材料。、其中所述产品优选是电视机、电脑、手提电脑、数码相机、 计算机、手机、电箱、洗衣机空调、MP3或广告牌
本发明的第五方面涉及一种灯,该灯包含本发明的β-八甲基卟啉化 合物或其金属配合物,该化合物是所述灯中的红光发光材料。
附图说明
图1为本发明制备的5,15-二(4-甲氧基苯基)-10,20-二苯基-β-八甲 基卟啉的紫外图谱;
图2为本发明制备的5,10,15,20-四苯基-β-八甲基卟啉的紫外图谱;
图3为本发明制备的5,15-二(4-甲氧基苯基)-10,20-二苯基-β-八甲 基卟啉的红外图谱;
图4为本发明制备的5,10,15,20-四苯基-β-八甲基卟啉的红外图谱;
图5为本发明制备的5,15-二(4-甲氧基苯基)-10,20-二苯基-β-八甲 基卟啉的核磁图谱;
图6为本发明制备的5,10,15,20-四苯基-β-八甲基卟啉的核磁图谱;
图7为本发明制备的5,15-二(4-甲氧基苯基)-10,20-二苯基-β-八甲 基卟啉的荧光图谱;
图8为本发明制备的5,10,15,20-四苯基-β-八甲基卟啉的荧光图谱。
图9为本发明制备的5,15-二(4-二甲基苯基)-10,20-二苯基-β-八 甲基锌卟啉的紫外吸收光谱。
图10为本发明制备的5,15-二(4-二甲氨基苯基)-10,20-二苯基-β-八甲基锌 卟啉的红外光谱。
图11为本发明制备的5,15-二(4-二甲氨基苯基)-10,20-二苯基-β-八甲基 锌卟啉的荧光光谱。
图12为本发明制备的5,15-二(4-甲氧基苯基)-10,20-二苯基-β- 八甲基锌卟啉的紫外光谱。
图13为本发明制备的5,15-二(4-甲氧基苯基)-10,20-二苯基-β- 八甲基锌卟啉的红外光谱。
图14为本发明制备的5,15-二(4-甲氧基苯基)-10,20-二苯基-β- 八甲基锌卟啉的核磁共振谱图。
图15为本发明制备的5,15-二(4-甲氧基苯基)-10,20-二苯基-β- 八甲基锌卟啉的荧光光谱。

具体实施方式

本发明涉及一类新的β-八甲基卟啉化合物,其结构式如下:

式中:Y、Z分别表示位于苯环的邻、间、对的不同位置上的取代基;可以 相同也可不同。
当Y=Z=H、NO2、Cl、OCH3、Br、NH2、NHCH3、或N(CH3)2等,该化合物 为邻、间、对不同取代的对称卟啉;
当Y≠Z时,该化合物为邻、间、对不同取代的非对称卟啉,优选: 1Y=H,Z=2-OCH3;     2Y=H,Z=3-OCH3;     3Y=H,Z=4-OCH3; 4Y=H,Z=2-NH2;      5Y=H,Z=3-NH2;      6Y=H,Z=4-NH2; 7Y=H,Z=3-N(CH3)2;  8Y=H,Z=4-N(CH3)2;  9Y=H,Z=3-NHCH3; 10Y=H,Z=4-NHCH3;   11Y=3-NO2,Z=H;     12Y=3-NO2,Z=2-OCH3; 13Y=3-NO2,Z=3-OCH3;14Y=3-NO2,Z=4-OCH3;15Y=4-NO2,Z=H; 16Y=4-NO2,Z=2-OCH3;17Y=4-NO2,Z=3-OCH3;18Y=4-NO2,Z=4-OCH3; 19Y=4-Cl,Z=H;      20Y=4-Cl,Z=2-NO2;  21Y=4-Cl,Z=3-NO2; 22Y=4-Cl,Z=4-NO2;23Y=4-Cl,Z=2-OCH3;24Y=4-Cl,Z=3-OCH3; 25Y=4-Cl,Z=4-OCH3;26Y=4-Cl,Z=4-NH2;
本发明还涉及上述β-八甲基卟啉化合物的金属配合物,其结构式如 下:

M=Zn2+、Eu3+、Tb3+、Sm3+、Dy3+、Pt3+或Ir3+。
与已知的卟啉化合物相比,本发明的β-八甲基卟啉化合物及其金属配 合物实质上是在卟啉的β位上引入了8个甲基。它们虽然也有大的共轭体 系,但是,意外地,它们不像卟啉化合物那样发生荧光淬灭现象。它们在 光或电激发下,能够在610~800nm范围内发射比卟啉显著增强的红光。 已知的卟啉化合物在电或光激发下,在采用荧光光谱仪测得的荧光光谱图 上,出现两个荧光发射峰,位于655nm-720nm范围内,其中720nm附近 的荧光发射峰强度很低。而且卟啉还会发生荧光淬灭。而本发明的β-八 甲基卟啉化合物及其金属配合物的荧光光谱图上,仅出现一个荧光发射 峰,位于720-740nm范围内,提高了所发射的红光的纯度,而且该峰的 强度很高,比卟啉的720nm附近的荧光发射峰的强度显著增强。此外,本 发明的β位甲基取代的卟啉没有荧光淬灭现象。因此,本发明的化合物与 已知的卟啉化合物相比,它们能够显著提高发光强度、发射光的纯度、量 子效率及寿命。可用作性能优异的有机红光发光材料。本发明的β-八甲 基卟啉化合物及其金属配合物均是采用本发明的特定方法合成的。已知的 合成卟啉的方法有很多缺点,例如:原料昂贵,产率低下,产物难以分离 (只能采取薄层层析进行少量分离),而且有位阻的β-位烃基取代的四芳 基卟啉采用传统的合成方法更是困难。本发明采用一种新的合成方法,成 功地合成了β-八甲基取代的卟啉化合物及其金属配合物。下面详细说明 本发明的合成方法,包括:合成β-八甲基卟啉化合物的方法、和合成该 β-八甲基卟啉化合物的金属配合物的方法。
本发明的制备β-八甲基卟啉化合物的方法依次包括三个步骤:
(1)将3,4-二甲基吡咯基-2-甲酸乙酯与Y取代的苯甲醛以化学计量 比,按照如下的反应式进行缩合反应,得到白色固体产物二(3,4-二甲基 -5-乙氧羰基吡咯)-Y取代苯基甲烷,该反应的条件是:以醇为溶剂,在 惰性气体保护下加热至回流,并以酸为催化剂,形成的产物是白色固体:

在上述方法的步骤(1)中,对于使用的醇溶剂没有特别限制,只要 它能够溶解反应物3,4-二甲基吡咯基-2-甲酸乙酯和Y取代的苯甲醛。但 是从溶解性能来看,优选C1-C20烷基醇,更优选C1-C10烷基醇,再优选 C1-C6烷基醇,再优选以下中的一种或多种:甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊 醇和己醇。最优选乙醇。对于醇溶剂的加入量没有特别限制,只要能够全 部溶解反应物即可。
在该步骤中使用的酸催化剂可以是无机酸,也可以是有机酸。无机酸 优选选自以下中的一种或多种:盐酸、硫酸和磷酸。其中所述的盐酸优选 浓盐酸。有机酸优选C1-C10烷基酸。更优选选自以下中的一种或多种:甲 酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和己酸。催化剂的用量是有机反应的催化剂 常规用量,没有特别限制。对于实验室规模的反应,采用滴管滴加数滴即 可。更大规模的反应,可以按照比例放大。一个实验室规模的具体例子是: 对于100ml的三颈烧瓶、30ml醇溶剂、10mmol的3,4-二甲基吡咯基-2- 甲酸乙酯和5mmol的Y取代的苯甲醛,采用的催化剂是0.6ml。
所有的惰性气体都能够用于步骤(1)中。例如氮气、氩气、氦气、 氖气、氪气、氙气或它们的混合物。从成本和方便使用的角度考虑,优选 氮气。
该步骤中生成的产物是固体,不溶于反应的醇溶剂,从反应体系中析 出。对于该步骤的反应时间没有特别限制,只要从反应体系中析出的固体 不再增加,反应就可以结束。该步骤的反应时间,也可以称为加热回流时 间,优选2-5小时,更优选3-4小时。
待反应结束后,停止加热,自然冷却至室温,抽滤,用醇(优选与反 应用的溶剂醇相同,更优选乙醇)洗涤固体至白色,并干燥,得白色固体 产物二(3,4-二甲基-5-乙氧羰基吡咯)-Y取代苯基甲烷。可以采用1H NMR 检测产物的结构。该反应的产率为65-93%。产率随Y取代基不同也有差异, 当取代基Y=4-NO2时,产率最高。
(2)将步骤(1)中得到的白色固体二(3,4-二甲基-5-乙氧羰基吡 咯)-Y取代苯基甲烷置于溶剂二醇或缩二醇中,加入碱金属氢氧化物作为 催化剂,在惰性气体保护下,加热至140-220℃,使之反应,直至白色固 体消失,反应液呈透明,然后,冷却至室温,撤除惰性气体,将反应液倒 入冷水中,调节pH达到7,放置过夜,抽滤,优选再水洗并干燥,得到棕 色固体产物二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷:

与步骤(1)相同,所有的惰性气体都可以用于该步骤的反应中。例 如氮气、氩气、氦气、氖气、氪气、氙气或它们的混合物。其中优选氮气。
该步骤中使用的反应溶剂二醇或缩二醇没有特别限制,只要能够在该 步骤的反应温度140-220℃下溶解反应物二(3,4-二甲基-5-乙氧羰基吡 咯)-Y取代苯基甲烷的二醇或缩二醇,都能够用于该步骤中,用作反应溶 剂。但是从溶解性能的角度考虑,优选C1-C10烷二醇或缩C1-C10烷二醇。 其中C1-C10烷基二醇优选是:乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二 醇或它们的混合物,更优选是乙二醇、丙二醇、丁二醇或它们的混合物。 缩C1-C10烷基二醇优选是:一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二 醇、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇或它们的混合物。更优选一缩二乙二醇 或一缩二丙二醇。对于反应溶剂的用量没有特别限制,只要其能够在反应 温度下全部溶解反应物即可。其用量优选为:溶剂与反应物二(3,4-二甲 基-5-乙氧羰基吡咯)-Y取代苯基甲烷的重量比是20-50∶1。
该步骤(2)中,反应物二(3,4-二甲基-5-乙氧羰基吡咯)-Y取代苯 基甲烷在催化剂碱金属氢氧化物的作用下,其乙氧羰基被脱除,形成二 (3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷。催化剂碱金属氢氧化物优选:氢氧 化锂、氢氧化、氢氧化钠或它们的混合物。更优选氢氧化钠。参与反应 的催化剂氢氧化物与反应物二(3,4-二甲基-5-乙氧羰基吡咯)-Y取代苯 基甲烷的摩尔比为2∶1。催化剂氢氧化物的用量优选为:碱金属氢氧化物 与反应物二(3,4-二甲基-5-乙氧羰基吡咯)-Y取代苯基甲烷的摩尔比为 2-3∶1。
步骤(2)中的反应温度是140-220℃,优选160-200℃,更优选180 ℃。
该步骤(2)所述的调节pH值这样实施:在搅拌下加入酸,直至pH =7。所述的酸优选选自:稀盐酸、磷酸、硫酸或它们的混合物,或选自 C1-C6烷基酸或它们的混合物。C1-C6烷基酸优选甲酸、乙酸、丙酸、丁 酸、戊酸、己酸或它们的混合物,更优选乙酸或丙酸。
对于该步骤的反应时间没有特别限制,只要反应物白色固体基本消 失,反应液呈桔色透明,反应就可以结束。该步骤的反应时间,也可以称 为加热回流时间,优选1-5小时,更优选2-4小时,再优选3小时。
在该步骤(2)中,在抽滤之后,优选再进行水洗、干燥,得到棕色 固体产物二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷。
该步骤的反应产率为79%~93%,产率随取代基Y不同而有差异,当取 代基Y=4-Cl时,产率最高。可以采用1H NMR检测产物。
(3)将步骤(2)中得到的二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷与 Z取代的苯甲醛以化学计量比进行反应,该反应以C1-C15卤代烷烃、C1-C15 烷基酸、C1-C15烷基醇或二甲基甲酰胺为溶剂,以酸为催化剂,在搅拌或 在加热至回流的条件下进行,反应终点由紫外光谱仪或薄层层析法测试确 定:当反应液中产物β-八甲基卟啉在紫外光谱图上470-480nm附近的吸收 峰的吸收强度不再增加(卟啉结构的特征峰),或反应液中反应物二(3,4- 二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷的薄层层析的特征斑点消失,则反应达到终 点;

然后,经提纯,得到绿色固体产物β-八甲基卟啉。
该步骤(3)中使用的C1-C15卤代烷烃优选C1-C10卤代烷烃,更优 选C1-C6卤代烷烃,再优选C1-C6氯代烷烃,最优选三氯甲烷或二氯甲烷。
该步骤(3)中使用的C1-C15烷基酸溶剂优选C1-C10烷基酸,更优 选C1-C6烷基酸,再优选甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸或它们的 混合物,最优选乙酸或丙酸。
该步骤(3)中使用的C1-C15烷基醇溶剂优选C1-C10烷基醇,更优 选C1-C6烷基醇,再优选甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇或它们的 混合物,最优选甲醇或乙醇。
对于该步骤中使用的溶剂用量没有特别限制,只要其能够全部溶解反 应物。溶剂用量优选是:其与总反应物的重量比为30-60∶1。
步骤(3)中使用的酸催化剂可以是有机酸,也可以是无机酸。有机 酸优选选自:苯磺酸、C1-C6烷基取代的苯磺酸、C1-C10烷基酸。其中 C1-C6烷基取代的苯磺酸优选C1-C3烷基取代的苯磺酸,更优选对甲基苯 磺酸。其中C1-C10烷基酸优选C1-C6烷基酸,更优选甲酸、乙酸、丙酸、 丁酸、戊酸、己酸或它们的混合物。无机酸优选稀盐酸、硫酸、或磷酸。
对于该步骤的酸催化剂的用量没有特别限制,是常规用量。其用量优 选是:其与反应物的重量比为1∶100-500。该用量随不同的反应物而变化。
该步骤(3)中的反应优选在避光的条件下进行。
该步骤(3)中所述的搅拌优选采用电磁搅拌或机械搅拌的方式实施。
反应终点由紫外光谱仪或薄层层析法测试确定:当反应液中产物β- 八甲基卟啉在紫外光谱图上470-480nm附近的吸收峰的吸收强度不再增 加,反应即达到终点。该470-480nm附近的吸收峰是卟啉结构的特征峰。 或者当反应液中反应物二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷的薄层层析 的黑色斑点消失,反应即达到终点。
上述反应终点可以采用常规的薄层层析法来确定。一个优选的具体实 施方式是:采用点板法,在胶板上进行。将微量反应物二(3,4-二甲基 吡咯)-Y取代苯基甲烷置于硅胶板上,把板放到展开剂中:例如三氯甲烷 和乙酸乙酯的混合溶剂中,使二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷在展 开剂中展开,它呈现为一个单独的黑色斑点,确定其Rf值。同样,将微量 的反应液也置于硅胶板上,在对应的展开剂中展开,当反应液中的反应物 二(3,4-甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷的特征黑色斑点基本消失,反应即 达到终点。
由于该步骤的反应终点由紫外光谱仪或薄层层析法测试确定,所以反 应时间(也可以称为搅拌时间或加热回流时间)就不需进行特别限制。搅 拌时间优选2-72小时,更优选为12-36小时,最优选24小时。加热回流 时间优选为1-5小时,更优选2-4小时,再优选3小时。
该步骤的反应结束后,得到的是混合液,包含:反应溶剂、酸催化剂 和产物等。因此,还需要对反应液进行提纯,得到产物。提纯优选包括粗 提纯和细提纯,粗提纯包括:脱除反应用的溶剂,并除去产物中包含的酸 催化剂。在一个优选的实施方式中,采用旋转蒸发仪,优选减压蒸馏,来 除去溶剂。脱除溶剂后得到包含酸催化剂的固体产物,由于产物在酸性环 境下不好,还需要脱除酸催化剂。在一个优选的具体实施方式中,用卤代 烃例如三氯甲烷,溶解全部固体产物,然后,加入弱碱性溶液例如酸氢 钠或碳酸钾的饱和水溶液进行洗涤,中和产物中的酸催化剂。然后再加入 水洗涤,脱除产物中的碳酸氢钠。由此,得到一种混合液,上层是无色的 含水和碳酸氢钠的液体,下层是包含产物、卤代烃溶剂和微量水分的液态 混合物,呈黑褐色。分液,倒掉上层的液体,得到下层的液态混合物。再 向得到的液态混合物中加入干燥剂例如固体无水硫酸钠、二氯化等,除 去微量水分。过滤除去干燥剂。然后蒸馏除去溶剂卤代烃例如三氯甲烷, 得到紫黑色粉末状固体产物。细提纯优选采用柱层析、重结晶、或真空升 华方式进行,得到绿色固体产物。
所述的柱层析法优选采用选自以下的物质作为溶剂和洗脱剂来进行: C1-C6卤代烷烃、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、C1-C6烷基醇或它们 的混合物。C1-C6卤代烷烃优选C1-C3卤代烷烃,更优选CHCl3、CH2Cl2。 C1-C6烷基醇优选甲醇或乙醇。
该步骤的反应产率为55%~69%,产率随Y取代基的不同而变化,当 Y=4-Cl时,产率最高。产物可以采用UV-Vis、IR、1HNMR进行检测。
本发明的制备β-八甲基卟啉金属配合物的方法分为两种:直接合成法 和模板法。
直接合成法是采用上述制得的卟啉直接与金属盐合成。该方法依次包 括以下步骤:
上述制备β-八甲基卟啉化合物方法中所述的步骤(1)-(3);和
步骤(4):将由本发明上述方法制得的β-八甲基卟啉与金属M的卤 化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐或C1-C15烷基酸的盐进行反应,M选自: Zn,Eu,Tb,Sm,Dy,Pt或Ir,该反应以C1-C15卤代烷烃、C1-C15烷基 酸、C1-C15烷基醇或二甲基甲酰胺为溶剂,在搅拌或在加热回流的条件下 进行,反应终点由紫外光谱仪或薄层层析法测试确定:当反应液中产物卟 啉的金属配合物在紫外光谱图上500nm附近的吸收峰的吸收强度不再增 加,或反应液中反应物卟啉的薄层层析的特征斑点——绿色斑点消失,则 反应达到终点;提纯,得到β-八甲基卟啉的金属配合物,产物呈红颜色。

该方法步骤(4)所述的金属M的C1-C15烷基酸的盐需要可溶解于反 应溶剂。从可溶解于溶剂的溶解性能考虑,所述C1-C15烷基酸优选C1-C10 烷基酸,更优选C1-C6烷基酸,再优选甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、 己酸或它们的混合物,最优选乙酸或丙酸。
该方法步骤(4)所述的金属M的卤化物优选金属M的氯化物。
该方法步骤(4)所述的溶剂C1-C15卤代烷烃优选C1-C10卤代烷烃, 更优选C1-C6卤代烷烃,再优选C1-C6氯代烷烃,最优选三氯甲烷或二氯 甲烷。
该方法步骤(4)所述的溶剂C1-C15烷基醇优选C1-C10烷基醇,更 优选C1-C6烷基醇,再优选甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇或它们 的混合物,最优选甲醇或乙醇。
该方法步骤(4)所述的溶剂C1-C15烷基酸优选C1-C10烷基酸,更 优选C1-C6烷基酸,再优选甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸或它们 的混合物,最优选乙酸或丙酸。
上述方法步骤(4)中的反应可以不使用催化剂。也可以在有机碱作 为催化剂的条件下进行。有机碱优选选自以下中的一种或多种:C1-C15 烷基胺、C1-C15烷基二胺、吡啶、和C1-C6烷基或卤原子取代的吡啶, 更优选C1-C10烷基胺、C1-C10烷基二胺、和C1-C2烷基或氯原子取代的 吡啶,再优选C1-C6烷基胺、C1-C6烷基二胺、和甲基或氯原子取代的吡 啶,再优选甲胺、乙胺、丙胺、乙二胺、丙二胺、2,3,4-甲基取代的吡啶。 有机碱催化剂的用量是常规的催化剂用量。优选为:其与反应物的重量比 为1∶5-20。
在上述步骤(4)中,β-八甲基卟啉与金属M的盐优选以1∶1-2的摩 尔比进行反应。
在上述方法步骤(4)中,对于溶剂的用量没有特别限制,只要其能 够全部溶解反应物即可,其用量优选为:其与反应物的总重量比为 20-200∶1。
该方法步骤(4)中所述的搅拌优选采用电磁搅拌或机械搅拌的方式 实施。
上述反应终点可以采用常规的薄层层析法来确定。具体参照本发明的 制备β-八甲基卟啉化合物的方法。
由于该方法步骤(4)的反应终点由紫外光谱仪或薄层层析法测试确 定,所以反应时间(也可以称为搅拌时间或加热回流时间)就不需进行特 别限制。搅拌时间优选2-72小时,更优选为12-36小时,最优选24小时。 加热回流时间优选为1-5小时,更优选2-4小时,再优选3小时。
由上述步骤(4)得到的是液态混合物,其中包含:产物、反应溶剂、 未反应的卟啉和金属盐,因此,需要进行提纯。在一个优选的具体实施方 式中,提纯包括以下步骤:加水,使产物以固体形式从反应溶剂中析出, 过滤出固体,接着醇洗该固体,使未反应的卟啉除去。醇洗时使用能够溶 解卟啉、但不溶解产物的醇,例如甲醇。然后,水洗除去未反应的金属盐, 再自然干燥,得到产物β-八甲基卟啉的金属配合物。优选还进行细提纯。 细提纯优选采用柱层析、重结晶、或真空升华方式进行,得到红色固体产 物。
该合成方法操作简便、易于提纯,合成产率高,其产率高达93%~98%。 产物可以采用UV-Vis、IR、1HNMR进行检测。
本发明的另一种制备β-八甲基卟啉金属配合物的方法是模板法。它是 在合成卟啉时,即在合成卟啉的方法的步骤(3)中,同时加入金属盐(过 渡金属盐类或稀土金属盐类),采用一锅煮的方法,用金属离子做模板, 帮助大环的形成。这样可提高卟啉金属配合物的产率,并简化操作步骤。
该方法包括以下步骤:
上述合成β-八甲基卟啉的方法中的步骤(1)-(3);
其中在步骤(3)中,先将二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷、 溶剂、与金属M的卤化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐或C1-C15烷基酸的 盐,一同混合搅拌2-16小时,其中,M选自:Zn,Eu,Tb,Sm,Dy,Pt或Ir;然后加入Z取代的苯甲醛和催化剂,在所述的反应条件下进行反应, 采用所述的紫外光谱仪或薄层层析法测试确定反应终点,当反应液中产物 β-八甲基卟啉的配合物在紫外光谱图上500nm附近的吸收峰的吸收强度 不再增加,或反应液中反应物二(3,4-甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷的薄 层层析的特征斑点消失时,即达到反应终点,停止反应,并提纯,得到红 色的β-八甲基卟啉金属配合物,

该方法步骤(3)中加入的二(3,4-二甲基吡咯)-Y取代苯基甲烷与 金属M的盐的摩尔比为1∶0.5-1。
该方法中的提纯与上述合成卟啉中的提纯基本相同。不同仅在于:经 粗提纯脱除反应溶剂和产物中的酸催化剂之后,将得到的紫黑色粉末状固 体产物进行水洗,脱除未反应的金属盐,再自然干燥。然后进行细提纯, 得到红色的固体产物。
该方法产率为56%~73%,产率随Y取代基的不同而变化,当Y=4-NO2 时,产率最高。产物可以采用UV-Vis、IR、1HNMR进行检测。
本发明的再一方面涉及β-八甲基卟啉化合物及其金属配合物的用 途,它们都能够用作红光发光材料。在光或电激发下,它们能够在610~ 800nm范围内发射红光。
本发明还涉及具有彩色显示器的产品,其显示器包含本发明的β-八 甲基卟啉化合物或其金属配合物,它们用作显示器中的红光发光材料。所 述产品可以是电视机、电脑、手提电脑、数码相机、计算机、手机、电冰 箱、洗衣机、空调、MP3或广告牌等等。
本发明还涉及一种灯,该灯包含本发明的β-八甲基卟啉化合物或其 金属配合物,它们用作灯中的红光发光材料。
本发明的β-八甲基卟啉化合物及其金属配合物是一类新颖的化合物, 它们在光或电激发下,在610~800nm范围内能发射较强的红光。与已知 的卟啉化合物相比,显著提高了所发射的红光的纯度和强度,而且没有荧 光淬灭现象,提高了量子效率及寿命。另外,这些化合物稳定性高,容易 加工成发光器件。因此,本发明的化合物可用作性能优异的有机红光发光 材料,而且能够产业化和商业化。
本发明的合成β-八甲基卟啉化合物及其金属配合物的方法是一种新 颖的方法。而且这些方法操作简便、反应条件简单而且温和、产物易于分 离和提纯、产率和收率高,而且反应可在高浓度条件下进行,使得能大批 量进行生产,由此适合产业化生产。
实施例
实施例1
5,15-二(4-甲氧基苯基)-10,20-二苯基-β-八甲基卟啉的合成
(1)将10mmol 3,4-二甲基吡咯基-2-甲酸乙酯、5mmol苯甲醛及30mL 无水乙醇混合于100ml反应瓶中。在N2保护下,加热至回流。滴入0.6mL 浓盐酸,滴毕,回流搅拌3h。蒸出部分溶剂,冷却,抽滤,乙醇洗,真空 干燥。得白色晶体二(3,4-二甲基-5-乙氧羰基吡咯)-苯基甲烷。用1H NMR 检测产物的结构。该反应的产率为74.9%。
(2)将10mmol二(3,4-二甲基-5-乙氧羰基吡咯)-苯基甲烷与0.8g NaOH及80mL乙二醇混合,在N2保护下,于180℃搅拌3h。冷却至室 温,撤除N2,倒入200mL水中,用稀盐酸调pH值至7,放置过夜,抽滤, 水洗,真空干燥,硅胶柱层析(CHCl3作洗脱剂),得棕色固体二(3,4-二 甲基吡咯)-苯基甲烷。用1H NMR检测产物的结构。该反应的产率为91.6%。
(3)4mmol二(3,4-二甲基吡咯)-苯基甲烷、4mmol对甲氧基苯甲 醛、50ml CHCl3、催化剂(甲苯磺酸,10mg)混合于一反应瓶中,避光 室温下电磁搅拌24小时,或在CH3COOH中回流3小时(取一滴反应液,用 CHCl3稀释后,用紫外光谱仪检测生成物,生成物β-八甲基卟啉在 470-480nm附近的吸收峰的强度不再增加)。反应混合物依次用K2CO3饱和 水溶液和H2O洗涤,脱除酸性催化剂。混合物变为上、下两层。分液,得 到下层的有机层,然后用无水CaCl2干燥得到的有机层,脱除微量水分。 再过滤除去干燥剂。减压蒸馏近干,脱除溶剂。蒸馏出的溶剂进行回收, 产品倒入小烧杯中,干燥,得到粗产品为紫黑色粉末状固体。
粗产品进行柱层析,用硅胶装柱,用氯仿作溶剂和洗脱剂,收集绿色 带即为纯品5,15-二(4-甲氧基苯基)-10,20-二苯基-β-八甲基。产率 61.8%。用UV-Vis、IR、1H NMR(BRUKER DRX 400型仪器)检测该产物。
UV-Vis(三氯甲烷),λmax:472nm(ε71,128),692nm(ε10,744)
IR(溴化钾):3444(N-H),2921(C-H),1699,1605,1511,1462 (C=C),1377(C=N),
1H NMR(氘代二甲亚砜),δ(ppm):8.4-7.5(m,18H,meso- Ar-H),4.1(s,6H,2OCH3),1.8(d,24H,8CH3)
该产物的紫外图谱、红外图谱、核磁图谱分别见图1、3和5。
产物5,15-二(4-甲氧基苯基)-10,20-二苯基-β-八甲基卟啉的荧光 光谱测定:使用Cray Eclipse荧光光谱仪,用氯仿做溶剂配成浓度为5 ×10-6mol/L的溶液,在800V电压下,测定5,15-二(4-甲氧基苯基)-10,20- 二苯基-β-八甲基卟啉稀溶液的荧光发射光谱,所用的激发光的波长 472nm,而荧光发射峰出现在729nm左右,属于红光的发射范围。其荧光谱 图见图7。
该化合物适用作显示器中的红光发光材料。
实施例2
5,10,15,20-四苯基-β-八甲基卟啉的合成
(1)将10mmol 3,4-二甲基吡咯基-2-甲酸乙酯、5mmol苯甲醛及30mL 无水戊醇混合于100ml反应瓶中。在N2保护下,加热至回流。滴入0.6mL 磷酸,滴毕,回流搅拌5h。蒸出部分溶剂,冷却,抽滤,己醇洗,真空干 燥。得白色晶体二(3,4-二甲基-5-乙氧羰基吡咯)-苯基甲烷。用1H NMR 检测产物的结构。该反应的产率为72.0%。
(2)将10mmol二(3,4-二甲基-5-乙氧羰基吡咯)-苯基甲烷与0.8g KOH及80mL戊二醇混合,在N2保护下,于200℃搅拌2h。冷却至室温, 撤除N2,倒入200mL水中,用磷酸调pH值至7,放置过夜,抽滤,水洗, 真空干燥,硅胶柱层析(CHCl3作洗脱剂),得棕色固体二(3,4-二甲基吡 咯)-苯基甲烷。用1H NMR检测产物的结构。该反应的产率为88.6%。
(3)4mmol二(3,4-二甲基吡咯)-苯基甲烷,4mmol苯甲醛,50ml 甲醇,催化剂(苯磺酸,8mg)混合于一反应瓶中,避光室温下电磁搅拌36 小时,或在CH3COOH中回流4小时。(取一滴反应液,用紫外光谱仪检测生 成物,生成物β-八甲基卟啉在470-480nm附近的吸收峰的强度不再增加)。
反应混合物依次用K2CO3饱和水溶液和H2O洗涤,脱除酸性催化剂。混 合物变为上、下两层。分液,得到下层的有机层,然后用无水CaCl2干燥 得到的有机层,脱除微量水分。再过滤除去干燥剂。减压蒸馏至近干,除 去溶剂。蒸馏出的溶剂进行回收,产品倒入小烧杯中,干燥,得到粗产品 为紫黑色粉末状固体。
粗产品进行柱层析,用硅胶装柱,用乙酸乙酯作溶剂和洗脱剂,收集 绿色带即为纯品5,10,15,20-四苯基-β-八甲基卟啉。产率65.1%。用 UV-Vis、IR、1H NMR(BRUKER DRX 400型仪器)检测产物。
UV-Vis(三氯甲烷),λmax:470.5nm(ε44,148),685nm(ε5,352)。
IR(溴化钾):3427(N-H),2921(C-H),1707,1450(C=C),1376,1268 (C=N)
1H NMR(氘代二甲亚砜),δ(ppm):8.6-7.5(20H,meso-Phenyl-H), 1.84(d,24H,8CH3)。
该产物的紫外图谱、红外图谱、核磁图谱分别见图2、4和6。
产物5,10,15,20-四苯基-β-八甲基卟啉荧光光谱测定:使用Cray Eclipse荧光光谱仪,用氯仿做溶剂配成浓度为5×10-6mol/L的溶液,在 800V电压下,测定5,10,15,20-四苯基-β-八甲基卟啉稀溶液的荧光发射 光谱,所用的激发光的波长485nm,而荧光发射峰出现在720nm左右,属 于红光的发射范围。其荧光谱图见图8。
该化合物适用作电脑显示器中的红光发光材料。
实施例3
5,15-二(4-氯苯基)-10,20-二苯基-β-八甲基卟啉的合成
(1)将10mmol 3,4-二甲基吡咯基-2-甲酸乙酯、5mmol苯甲醛及30mL 无水丙醇混合于100ml反应瓶中。在N2保护下,加热至回流。滴入0.6mL 乙酸,滴毕,回流搅拌5h。蒸出部分溶剂,冷却,抽滤,乙醇洗,真空干 燥。得白色晶体二(3,4-二甲基-5-乙氧羰基吡咯)-苯基甲烷。用1H NMR 检测产物的结构。该反应的产率为71.0%。
(2)将10mmol二(3,4-二甲基-5-乙氧羰基吡咯)-苯基甲烷与0.8g NaOH及80mL一缩二乙二醇混合,在N2保护下,于160℃搅拌5h。冷 却至室温,撤除N2,倒入200mL水中,用稀硫酸调pH值至7,放置过夜, 抽滤,水洗,真空干燥,硅胶柱层析(CHCl3作洗脱剂),得棕色固体二(3,4- 二甲基吡咯)-苯基甲烷。用1H NMR检测产物的结构。该反应的产率为87.9%。
(3)4mmol二(3,4-二甲基吡咯)-苯甲烷,4mmol对氯苯甲醛,50ml 丙醇,催化剂(乙酸,5mg)混合于一反应瓶中,电磁搅拌14小时。(由薄 层层析法检测生成物:取微量反应液置于硅胶板上,用1∶1的三氯甲烷 和乙酸乙酯混合溶剂作为展开剂,反应物二(3,4-二甲基吡咯)-苯甲烷 的特征黑色斑点消失)。反应混合物依次用K2CO3水溶液,H2O洗涤,分 液,有机层用无水CaCl2干燥,过滤。水浴加热蒸馏近干,蒸馏出的溶剂 回收,产品倒入小烧杯中,干燥,得到粗产品为紫黑色粉末状固体。
粗产品采用重结晶进行细提纯。收集到的产品为绿色固体。产率 69.0%。用UV-Vis、IR、1H NMR检测产物结构、以及荧光光谱性能。该 产物的紫外图谱、红外图谱、核磁图谱上显示的主要特征峰(即反映β- 八甲基卟啉结构的主要特征官能团)与实施例1-2的相似,其荧光光谱谱 图上的特征峰也与实施例1-2的产物相似。
实施例4
5,15-二(4-氯苯基)-10,20-二(3-硝基苯基)-β-八甲基卟啉的 合成
采用实施例1所述的步骤(1)-(2),合成二(3,4-二甲基吡咯) -4-氯苯甲烷,不同在于,在步骤(1)中,用4-氯苯甲醛代替起始反应物 苯甲醛。
(3)将得到的4mmol二(3,4-二甲基吡咯)-4-氯苯甲烷,4mmol 间硝基苯甲醛,50ml CHCl3,催化剂(对甲苯磺酸,10mg)混合于一反应瓶 中,电磁搅拌24小时(取一滴反应液,用CHCl3稀释后,用紫外光谱仪 检测生成物)。反应混合物依次用K2CO3水溶液,H2O洗涤,分液,有机 层用无水CaCl2干燥,过滤。水浴加热蒸馏近干,蒸馏出的CHCl3回收, 产品倒入小烧杯中,干燥,得到粗产品为黑色粉末状固体。
粗产品进行柱层析,用硅胶装柱,用氯仿与乙酸乙酯的混合溶剂(10∶ 1)作洗脱剂,收集绿色带即为纯品。产率67.3%。用UV-Vis、IR、1H NMR 检测产物。
该产物的紫外图谱、红外图谱、核磁图谱上显示的主要特征峰(即反 映β-八甲基卟啉结构的主要特征官能团)与实施例1-2的相似,其荧光光 谱谱图上的特征峰也与实施例1-2的产物相似。
该化合物适用作灯中的红光发光材料。
实施例5
5,15-二(4-甲氧基苯基)-10,20-二苯基-β-八甲基锌卟啉的合成
该金属配合物采用模板法合成:
以实施例1所述步骤(1)-(2),合成二(3,4-二甲基吡咯)-苯甲 烷。
(3)将得到的4mmol二(3,4-二甲基吡咯)-苯甲烷,2.2mmol Zn(CH3COO)2·2H2O,50ml氯仿加入反应瓶中,电磁搅拌6小时,再加 入4mmol对甲氧基苯甲醛、催化剂(对甲苯磺酸,10mg),继续搅拌24小 时(取一滴反应液,用CHCl3稀释后,用紫外光谱仪检测生成物,其吸收 强度不再增加)。反应混合物依次用K2CO3水溶液,H2O洗涤,分液,有 机层用无水CaCl2干燥,过滤。减压蒸馏近干,蒸馏出的CHCl3回收,产 品倒入小烧杯中,干燥,得到粗产品为黑色粉末状固体。
粗产品进行柱层析,硅胶装柱,用氯仿与乙酸乙酯的混合溶剂(5∶1) 作洗脱剂,收集红色带即为纯品。产率56.5%。用UV-Vis、IR、1H NMR 检测产物。该产物的紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱图、荧光光谱的谱 图见图12-15。
该卟啉金属配合物与相对应的卟啉化合物相比,其紫外光谱上的 soret吸收峰和Q带发生了一定程度的红移。在其红外光谱上,IR(溴化 钾):2925,3050(C-H),1510,1596(C=C),1440,1322(C=N),3400-3500cm-1 的N-H键消失,说明金属锌卟啉已经生成。
该产物测试荧光性能时的激发光的波长为495nm,此时它的荧光发射 峰出现在725nm左右,发生了较大程度的红移。
该化合物适用作电视机显示器中的红光发光材料。
实施例6
5,15-二(4-氨基苯基)-10,20-二苯基-β-八甲基锌卟啉的合成
以实施例1所述的步骤(1)-(3),制备5,15-二(4-氨基苯基)-10, 20-二苯基-β-八甲基卟啉,不同在于:在步骤(2)中,采用对氨基苯甲 醛代替反应物对甲氧基苯甲醛。
取得到的1mmol 5,15-二(4-氨基苯基)-10,20-二苯基-β-八甲基 卟啉,1.3mmol的Zn(CH3COO)2·2H2O溶于50ml的乙酸中,搅拌并加热 回流3小时(取一滴反应液,用紫外光谱仪检测生成物,生成物β-八甲 基卟啉金属配合物在500nm附近的吸收峰的强度不再增加),冷却,加入 50ml水,产物以固体形式析出,过滤得到固体,分别用甲醇、水洗涤固体, 干燥,即得粗产品5,15-二(4-氨基苯基)-10,20-二苯基-β-八甲基锌卟 啉。
粗产品进行柱层析,用硅胶装柱,用氯仿与乙酸乙酯的混合溶剂(5∶ 1)作洗脱剂,收集红色带即为纯品。产率93.7%。用UV-Vis、IR、1H NMR 检测产物。
该产物的紫外图谱、红外图谱、核磁图谱上显示的主要特征峰(即反 映β-八甲基卟啉金属配合物结构的主要特征官能团)与实施例5的相似, 其荧光光谱谱图上的特征峰也与实施例5的产物相似。
该化合物适用作电脑显示器中的红光发光材料。
实施例7:
5,10,15,20-四苯基-β-八甲基锌卟啉的合成
操作步骤与实施例5相同,只是将对甲氧基苯甲醛换成苯甲醛即可。 产率66.1%。用UV-Vis、IR、1H NMR检测产物。
该产物的紫外图谱、红外图谱、核磁图谱上显示的主要特征峰(即反 映β-八甲基卟啉金属配合物结构的主要特征官能团)与实施例5的相似, 其荧光光谱谱图上的特征峰也与实施例5的产物相似。该产物 (5,10,15,20-四苯基-β-八甲基锌卟啉)测试荧光性能时的激发光的波长 为479nm,而它的荧光发射峰出现在724nm左右,也属于红光发射范围之 内。该化合物适用作广告牌显示器中的红光发光材料。
实施例8:
稀土铕卟啉配合物的合成
操作步骤与实施例5相同,只是将Zn(CH3COO)2·2H2O换成稍过量 的EuCl3即可。
该产物的紫外图谱、红外图谱、核磁图谱上显示的主要特征峰(即反 映β-八甲基卟啉金属配合物的主要特征官能团)与实施例5的相似,其荧 光光谱谱图上的特征峰也与实施例5的产物相似。
该化合物适用作红光发光材料。
实施例9
铂卟啉配合物的合成
操作步骤与实施例5相同,只是将Zn(CH3COO)2·2H2O换成稍过量 的PtCl3即可。
该产物的紫外图谱、红外图谱、核磁图谱上显示的主要特征峰(即反 映β-八甲基卟啉金属配合物的主要特征官能团)与实施例5的相似,其荧 光光谱谱图上的特征峰也与实施例5的产物相似。
该化合物适用作红光发光材料。
实施例10
5,15-二(4-二甲氨基苯基)-10,20-二苯基-β-八甲基锌卟啉的合成
该金属配合物采用模板法合成:
以实施例1所述步骤(1)-(2),合成二(3,4-二甲基吡咯)-苯甲 烷。
(3)将得到的4mmol二(3,4-二甲基吡咯)-苯甲烷,2.2mmol Zn(CH3COO)2·2H2O,50ml氯仿加入反应瓶中,电磁搅拌6小时,再加 入4mmol对二甲氨基苯甲醛、催化剂(对甲苯磺酸,10mg),继续搅拌24 小时(取一滴反应液,用CHCl3稀释后,用紫外光谱仪检测生成物,其吸 收强度不再增加)。反应混合物依次用K2CO3水溶液,H2O洗涤,分液, 有机层用无水CaCl2干燥,过滤。水浴加热蒸馏近干,蒸馏出的CHCl3回 收,产品倒入小烧杯中,干燥,得到粗产品为黑色粉末状固体。
粗产品进行柱层析,硅胶装柱,用氯仿与乙酸乙酯的混合溶剂(5∶1) 作洗脱剂,收集红色带即为纯品。产率56.5%。用UV-Vis、IR、1H NMR 检测产物。该产物的紫外光谱、红外光谱、荧光光谱的谱图见图9-11。
该卟啉金属配合物与相对应的卟啉化合物相比,其紫外光谱上的 soret吸收峰和Q带发生了一定程度的红移。在其红外光谱上,IR(溴化 钾):2914,2847(C-H),1736,1596(C=C),1462,1377(C=N),3400-3500cm-1 的N-H键消失,说明金属锌卟啉已经生成。
该产物测试荧光性能时的激发光的波长为504nm,此时它的荧光发射 峰出现在735nm左右,发生了较大程度的红移。
该化合物适用作电视机显示器中的红光发光材料。
为了比较本发明β-八甲基卟啉化合物及其金属配合物的红光发光性 能与现有的卟啉化合物的区别,特列出下表1。
                                    表1   化合物       λ   (激发光的   波长nm)   λ   (发射光的波长nm)(括   号内数据是强度(I))   5,15,10,20-四苯基卟啉   (现有技术)   5,15,10,20-四(4-甲氧基   苯基)卟啉(现有技术)   5,15-二(4-甲氧基苯基)   -10,20-二苯基-β-八甲基   卟啉(本发明实施例1)   5,15,10,20-四苯基-β-八甲   基卟啉(本发明实施例2)   5,15-二(4-氯苯基)-10,20   -二苯基-β-八甲基卟啉   (本发明实施例3)   5,15-二(4-氯苯基)-   10,20-二(3-硝基苯基)   -β-八甲基卟啉   (本发明实施例4)   5,15-二(4-甲氧基苯   基)-10,20-二苯基-β-八甲   基锌卟啉(本发明实施例5)   5,15-二(4-氨基苯基)-10,20   -二苯基-β-八甲基锌卟啉   (本发明实施例6)   5,15,10,20-四苯基-β-八甲   基锌卟啉(本发明实施例7)   433     438     472       485     475       480         495       470       479     656(431)  717(159)     655(573)  718(191)     -         729(478)       -         721(393)     -         723(350)       -         720(320)         -         725(450)       -         726(439)       -         724(346)  
由表1中数据可知,卟啉化合物在结构上接入甲基后,变成β-八甲 基卟啉化合物。原来的卟啉化合物的两个荧光发射峰意外地变为一个荧光 发射峰,而且发射峰的强度显著增强,红光纯度增高,而且激发波长发生 红移,所需激发光的能量也降低。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈