本發(fā)明涉及一種溶解性強的苝酰亞胺及其合成方法，屬于材料技術領域，具體涉及到苝酰亞胺的溶解性。
背景技術：
苝系衍生物具有優(yōu)異的化學、熱和光化學穩(wěn)定性，對從可見區(qū)到紅外區(qū)的光有很強的吸收，是一類性能特異的分子電子學材料，在激光材料、液晶顯示材料、電致發(fā)光器件、感光體及太陽能電池方面已經有著很廣泛的應用，但是苝系衍生物之間存在強烈的π-π堆積，分子間大π鍵相互作用很強，具有較大的晶格能，因此溶解性問題對其應用有很大的制約性。在提高苝二酰胺的溶解性研究上學者們一般采取兩種方式解決，其一是langhals教授提出，在酰亞胺的氮原子上引入增溶性的基團，由于酰亞胺基團的氮原子上產生的homo和lumo軌道的節(jié)點(node)減弱了苝核同與氮相連的取代基的耦合作用，不影響其分子在吸收和發(fā)射特征上的變化。其二就是basf公司的seybold教授首次提出的在海灣處(bay-area)引入取代基，即在苝四羧酸二酐和苝四羧酸二酰亞胺的1,7或1,6,7,12位上引入增溶性取代基團。
對苝結構中引入噁唑環(huán)，噁二唑基團具有吸電子作用,分散苝核上的電荷，減少苝核平面間π-π堆積，從而使苝核間相互作用力降低，減少其晶格能，使溶解性增大。同時結構上在酰亞胺的氮原子上引入氧吡啶以及在海灣區(qū)上引入醚基基團，氧化吡啶的引入對苝酰亞胺的水溶性增加，醚基鏈具有親水性，對苝酰亞胺的溶解性也有提高。通過同時在三個方面：1、減少π-π鍵的相互作用；2、酰亞胺的氮原子上引入水溶性基團；3、在海灣區(qū)引入極性醚基；對苝酰亞胺的溶解性起到作用。
技術實現要素：
本發(fā)明目的是提供一種溶解性強的苝酰亞胺及其合成方法。發(fā)明所要解決的第一個技術問題是針對上述現狀而提供一種新型具備較好溶解性的苝酰亞胺。
發(fā)明解決第一個技術問題的技術方案是這樣的，一種聚酰亞胺，其特征在于聚合物的結構為：
本發(fā)明所要解決上述第二個技術問題是提供一種合成方法有效、合成成本比較低、制備上述苝酰亞胺的合成方法。
本發(fā)明解決上述第二個技術問題的技術方案是這樣的,其合成的線路和具體原理為：
a1、以3,4,9,10一苝四甲酸二酐為原料與環(huán)己胺在催化劑下，攪拌中回流加熱，反應約40小時，減壓蒸出環(huán)己胺，抽濾，干燥得到n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺；
a2、由a1得到的n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺加入二氯代甲烷和液溴反應，完成反應冷卻至室溫，蒸出剩余的溴和二氯代甲烷，得到1-溴-n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺；
a3、由a2得到的1-溴-3,4,9,10一苝二酰亞胺與羥基苯甲酸反應，在催化劑無水碳酸鉀作用下和極性溶劑下，經油浴加熱反應得到反應后體系，將反應液倒入去離子水中攪拌至沉淀出現，過濾，洗滌，干燥得到對-1-對甲酸苯氧基-n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10-苝二酰亞胺；
a4、由a3得到的對-1-對甲酸苯氧基-n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺在氯化亞砜的作用下加熱回流反應，得到對-1-對甲酰氯苯氧基-n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺；
a5、由a4得到的對-1-對甲酰氯苯氧基-n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺溶解在極性溶劑中，冰水浴中緩慢滴加水合肼，出現沉淀，攪拌，抽濾，洗滌，干燥得到對(n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺-1-苯氧基)苯甲基二酰肼；
a6、由a5得到的對(n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺-1-苯氧基)苯甲基二酰肼在氯化亞砜溶液下回流加熱得到對(n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺-1-苯氧基)苯-1，3，4-噁二唑；
a7、由a6得到對(n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺-1-苯氧基)苯-1，3，4-噁二唑與氫氧化鉀反應，加熱回流24小時，加入冰醋酸中止皂化，冷卻至室溫，抽濾，水洗，干燥得到對(3,4,9,10一苝四羧酸二酐-1-苯氧基)苯-1，3，4-噁二唑；
a8、由a7得到的對(3,4,9,10一苝四羧酸二酐-1-苯氧基)苯-1，3，4-噁二唑與對氨基吡啶在喹啉溶劑下反應，加入催化劑，反應溫度在160至190℃，反應20至24小時，冷卻至室溫，抽濾，水洗，柱色譜分離后滴加雙氧水氧化，反應24小時，冷卻至室溫，水洗，抽濾，干燥，柱色譜分離得到苝酰亞胺。
其中步驟a1所述的催化劑為99％質量百分比醋酸鋅。
其中步驟a1所述的反應溫度在160～180℃，反應時間為38～42小時。
其中步驟a2所述的二氯代甲烷用無水硫酸鎂干燥過夜，液溴用二氯代甲烷稀釋。
其中步驟a2所述的反應溫度在50～55℃，反應時間為84～96小時。
其中步驟a3所述的極性溶劑為n,n-二甲基甲酰胺；n,n-二甲基乙酰胺；n,n-二乙基甲酰胺；n,n-二乙基乙酰胺；二甲基亞砜；二甲基砜；n-甲基吡咯烷酮；三甲基尿素；六甲基磷酰胺；吡啶；甲基吡啶；n-環(huán)己基-2-吡咯烷酮等一種。
其中步驟a3所述的油浴加熱溫度為160-180℃，恒溫時間長18至24小時。
其中步驟a4所述將對-1-對甲酸苯氧基-n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺在氯化亞砜溶液中加熱回流8至10小時，氯化亞砜溶液的質量百分比≥99.9％。
其中步驟a5所述的水合肼質量百分比≥85％。
其中步驟a6所述氯化亞砜溶液質量百分比≥99％，加熱回流時間為5至7小時。
其中步驟a7所述的氫氧化鉀需研磨成粉體。
其中步驟a8所述的催化劑為質量百分比≥99％的醋酸鋅，溶劑為喹啉。
其中步驟a8所述的反應溫度為165至185℃，反應時間為20至23小時。
合成反應方程式如下：
本發(fā)明優(yōu)點：
本發(fā)明的苝酰亞胺結構中引入噁唑環(huán)，噁二唑基團具有吸電子作用,分散苝核上的電荷，減少苝核平面間π-π堆積，從而使苝核間相互作用力降低，減少其晶格能，使溶解性增大。同時結構上在酰亞胺的氮原子上引入氧吡啶以及在海灣區(qū)上引入醚基基團，氧化吡啶的引入對苝酰亞胺的水溶性增加，醚基鏈具有親水性，對苝酰亞胺的溶解性也有提高。通過同時在三個方面：
1、減少π-π鍵的相互作用；
2、酰亞胺的氮原子上引入水溶性基團；
3、在海灣區(qū)引入極性醚基；對苝酰亞胺的溶解性起到作用。也符合難溶性苝酰亞胺提高溶解性的要求。
附圖說明
圖1為本發(fā)明提供的苝酰亞胺的結構式。
具體實施方式
本發(fā)明的的生產方法包括如下步驟：
a1、以3,4,9,10一苝四甲酸二酐為原料與環(huán)己胺在催化劑下，攪拌中回流加熱，反應約40小時，減壓蒸出環(huán)己胺，抽濾，干燥得到n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺；
a2、由a1得到的n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺加入二氯代甲烷和液溴反應，完成反應冷卻至室溫，蒸出剩余的溴和二氯代甲烷，得到1-溴-n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺；
a3、由a2得到的1-溴-3,4,9,10一苝二酰亞胺與羥基苯甲酸反應，在催化劑無水碳酸鉀作用下和極性溶劑下，經油浴加熱反應得到反應后體系，將反應液倒入去離子水中攪拌至沉淀出現，過濾，洗滌，干燥得到對-1-對甲酸苯氧基-n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10-苝二酰亞胺；
a4、由a3得到的對-1-對甲酸苯氧基-n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺在氯化亞砜的作用下加熱回流反應，得到對-1-對甲酰氯苯氧基-n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺；
a5、由a4得到的對-1-對甲酰氯苯氧基-n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺溶解在極性溶劑中，冰水浴中緩慢滴加水合肼，出現沉淀，攪拌，抽濾，洗滌，干燥得到對(n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺-1-苯氧基)苯甲基二酰肼；
a6、由a5得到的對(n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺-1-苯氧基)苯甲基二酰肼在氯化亞砜溶液下回流加熱得到對(n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺-1-苯氧基)苯-1，3，4-噁二唑；
a7、由a6得到對(n,n’-二環(huán)已基-3,4,9,10一苝二酰亞胺-1-苯氧基)苯-1，3，4-噁二唑與氫氧化鉀反應，加熱回流24小時，加入冰醋酸中止皂化，冷卻至室溫，抽濾，水洗，干燥得到對(3,4,9,10一苝四羧酸二酐-1-苯氧基)苯-1，3，4-噁二唑；
a8、由a7得到的對(3,4,9,10一苝四羧酸二酐-1-苯氧基)苯-1，3，4-噁二唑與對氨基吡啶在喹啉溶劑下反應，加入催化劑，反應溫度在160至190℃，反應20至24小時，冷卻至室溫，抽濾，水洗，柱色譜分離后滴加雙氧水氧化，反應24小時，冷卻至室溫，水洗，抽濾，干燥，柱色譜分離得到苝酰亞胺。