一种染料化合物及其应用的制作方法

本技术属于染料化合物，具体涉及一种染料化合物及其应用。

背景技术：

1、在日常办公与生活场景中，液晶显示屏随处可见。该显示器件依靠彩色滤光片呈现层次丰富的彩色画面，在此背景下，行业对滤光片性能指标提出更高要求，高亮度、高对比度产品的需求持续增长。滤光片着色层采用掺有着色剂的树脂组合物加工制备，主流着色剂包含颜料和染料两种类型。颜料耐热、耐溶剂性能优异，但难以获得理想亮度；染料可以获得更高亮度，通过构建染料成盐结构，能够同时满足高亮度、高对比度以及耐溶剂的使用要求。随着蓝色光刻胶染料技术不断发展，对比颜料方案其所具备的优势日渐突出。

2、当前已报道的蓝色染料体系具备明显短板：第一，光学表现较差：染料在450nm波段透光能力不足，将其应用于滤光片着色时，经常出现染色不均匀、色彩饱和度欠缺、透光一致性不佳等情况，无法满足激光滤光元件、显示屏背光模组等高精密光学产品对于窄波段高透光率与高色彩纯度的严苛规范。第二，耐热能力存在短板：大多数有机蓝色染料热分解温度不到300℃，经受高温加工时极易分解褪色，造成光学性能劣化；无机钴蓝虽然耐热温度高于1000℃，但是原材料成本昂贵、透光效果不佳，难以和有机体系良好相容，无法在高温成型工艺中兼顾光学性能与成本优势。第三，制备工序冗长，环保性较差：传统合成方法普遍需要盐析等繁琐的后续提纯操作，反应条件严苛，工艺控制难度高，反应副产物量大，产物分离提纯效率偏低，生产过程中产生大量废水，后续处理成本较高，难以适配大规模工业化低成本绿色生产的需求。

3、因此，开发能够解决上述不足之处的新型染料，依旧是本领域研究的热点。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种染料化合物及其应用。本技术对染料分子骨架进行针对性结构设计，制备获得的染料在450nm波段具备高透过率，并且拥有突出的热稳定性能，染色均匀效果良好。

2、为达此目的，本技术采用以下技术方案：

3、一方面，本技术提供一种染料化合物，所述染料化合物具有式i所示结构：

4、；

5、其中，rt1～rt8、rt9～rt16各自独立地表示氢原子、取代或未取代的c1-c20的直链或支链烷基、取代或未取代的c6-c14的芳香族烃基、取代或未取代的c7-c30的芳烷基中的任意一种；

6、rt17～rt24各自独立地表示取代或未取代的c1～c20直链或支链烷基、取代或未取代的c3～c10环烷基、取代或未取代的c6～c20芳基、取代或未取代的c3～c20杂芳基中的任意一种；

7、r t17、r t18之间不连接或者连接成3～10元的含氮杂环，r t19、r t20之间不连接或者连接成3～10元的含氮杂环，r t21、r t22之间不连接或者连接成3～10元的含氮杂环，r t23、r t24之间不连接或者连接成3～10元的含氮杂环；

8、t1及t2各自独立地表示取代或未取代的c6～c14的芳香族烃环或取代或未取代的5～10元的芳香族杂环；

9、q1表示取代或未取代的c6～c20的二价芳香族烃基；

10、rk1和rk2各自独立地表示氢原子、取代或未取代的c1～c20的饱和烃基、取代或未取代的c6～c14的芳香族烃基、取代或未取代的c7～c30的芳烷基；

11、a表示0或1，m和n表示1以上的整数（例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20等）；

12、[y]m-表示m价的阴离子，b表示1-5的整数（例如1、2、3、4或5）。

13、该染料化合物以双三芳基甲烷发色团为核心骨架，利用取代或未取代c6～c20二价芳香烃基q1实现两个发色基团的共价连接，辅以电荷平衡阴离子体系。通过在分子特定位点引入环己醇氨基、芳香桥酯基、多金属氧簇抗衡离子多种功能基团，协同提升染料的光学表现、耐热性能、化学稳定能力和成膜性能。与传统单三芳基甲烷染料相比，本技术依靠整体化分子设计，一次性克服现有染料耐热性不佳、耐紫外性能差、容易迁移析出、色彩纯度不足等多项缺陷，兼具优良蓝光光学性能与加工适应性，实用价值突出。

14、在本技术中，本技术中，“—”划过的环结构的表达方式，表示连接位点于该环结构上任意能够成键的位置。

15、在本技术中，ca-cb的表达方式代表该基团具有的碳原子数为a-b，除非特殊说明，一般而言该碳原子数不包括取代基的碳原子数。

16、在本技术中，“各自独立地”表示其主语具有多个时，彼此之间可以相同也可以不同。

17、在本技术中，直链或支链烷基选自c1～c20范畴，碳链长度可选取 c2、c4、c6、c8、c10、c12、c14、c16、c18直链或支链烷基；更佳选择为c1～c10直链或支链烷基，具体可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基，并不局限于此。

18、本技术涉及的c6～c14芳基碳数可选c6、c8、c9、c10、c12、c14等，优选c6～c10芳基，分为单环芳基和稠环芳基两类。单环芳基含有至少一个苯基，多个苯基共存时通过单键相互连接，如苯基、联苯基；稠环芳基由两个及以上芳环稠合而成，芳环之间共用一对相邻碳原子，代表性基团包括萘基、蒽基、芴基。上文所列举基团包含各类可行的连接方式。

19、本技术中，所述c7-c30（例如c9、c10、c12、c14、c16、c18、c20、c22、c24、c26或c28等）芳烷基的具体例，可以举出上述芳基的例子与烷基连接而得到的一价基团。

20、本技术中，所述c3-c10环烷基均可以为c4、c5、c6、c7、c8、c9、c10等的环烷基，示例性地包括但不限于：环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。

21、本技术涉及的c3～c20杂芳基碳骨架碳原子数可为c3、c4、c5、c6、c9、c10、c12、c14、c16、c18、c20，涵盖单环杂芳基和稠环杂芳基两大类。单环杂芳基带有至少一个杂芳环，当结构同时引入芳基、烷基或其他杂芳基时，各基团之间以单键连接，典型示例为呋喃基、噻吩基、吡咯基、吡啶基、咪唑基等。稠环杂芳基由芳杂环与芳香环（芳环或芳杂环）稠合构成，环与环共享一对相邻原子，常见基团有苯并呋喃基、苯并噻吩基、异苯并呋喃基、异苯并噻吩基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基等。需要说明的是，上述列举基团均包含所有可行连接方式，并不局限单一连接位置。

22、本技术中，如无特殊说明，杂芳基的杂原子选自n、o、s、p、b、si或se中的原子或原子团，优选n、o、s。

23、在一些实施方式中，q1选自、、、或，其中r选自甲基、乙基、叔丁基或甲氧基，波浪线处表示连接位点.

24、在一些实施方式中，q1选自、或；波浪线处表示连接位点。

25、在一些实施方式中，t1及t2各自独立地表示取代或未取代的如下基团中的任意一种：亚苯基、亚萘基；所述取代的取代基各自独立地表示氘原子、卤素原子、氰基、氨基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环戊基、环己基、苯基中的至少一种。

26、在一些实施方式中，rk1、rk2、rt1～rt8、rt9～rt16各自独立地表示氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环戊基、环己基或苯基中的任意一种。

27、在一些实施方式中，rt17～rt24各自独立地表示取代或未取代的c1-c10直链或支链烷基、取代或未取代的c6-c14的芳香族烃基、取代或未取代的c7-c20的芳烷基中的任意一种。

28、在一些实施方式中，rt17～rt24各自独立地表示取代或未取代的如下基团中的任意一种：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、环戊基、环己基、苯基、萘基、联苯基；所述取代的取代基各自独立地表示氘原子、卤素原子、氰基、氨基、甲基或乙基中的至少一种。

29、在一些实施方式中，、、和独立地选自，其中r1选自甲氧基、甲基、异丙基或叔丁基，n1为1-5的整数（例如1、2、3、4或5），r2选自甲基、乙基、异丙基、正丙基或正丁基。

30、在一些实施方式中，、、和独立地选自如下基团中的任意一种：，波浪线处表示连接位点。

31、在一些实施方式中，[y]m-表示磷钼酸（pma）根、磷钨钼酸(ptma) 根或磷钨酸（pta）根、、、、、、、、、、、、、、、、、、、中的任意一种。

32、在一些实施方式中，[y]m-表示pw12o403-、p2w18o626-、siw12o404-、p2w17o6110-、p2w15o5612-、h2p2w12o4812-、nap5w30o11014-、siw9o3410-、siw10o368-、siw11o398-、w6o192-、w10o324-、wo42-中的任意一种。

33、在一些实施方式中，a为1。

34、在本技术中，a为0时可以以如下式ii来表示所述染料化合物：

35、。

36、在一些实施方式中，所述染料化合物为如下化合物中的任意一种：

37、。

38、应当理解，本技术不局限于染料化合物的特定制备方式，业内公知的合成方法均能够用于制备目标产物。本技术针对三芳基甲烷类化合物开展合成工艺优化与定点官能团改造，利用碳-碳键、碳-杂原子键高效构筑策略，辅以buchwald-hartwig交叉偶联（布赫瓦尔德-哈特维希反应）等各类有机合成反应，实现目标功能分子的精准高效合成，使其拥有预期的光学、电学与理化性质。本技术分子主体为三芳基甲烷结构，通过改造中心碳位点与芳环取代基团，改善分子的稳定性能、官能团相容性以及结构调控空间。该染料化合物适用领域众多，包含医药中间体、精细化学品、功能染料，同时可应用于光电材料、高分子材料体系中功能分子的构建，易于推进工业化落地。

39、本技术在染料分子中设置环己醇氨基极性功能位点，优化溶解性以及基材相容性。桥联结构两端引入邻羟基环己烷氨基片段，环己烷脂环兼具柔性特征与极性羟基，有效克服纯芳香共轭体系疏水性强、溶解度偏低的弊端。染料不仅可溶解于二氯甲烷、甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯等光刻胶及oled（有机发光二极管）成膜常用有机溶剂，还能与极性树脂基体良好匹配。分子内羟基、仲氨基可同高分子树脂形成氢键，强化染料与树脂基质的界面相容性，减少成膜过程中分子团聚与结晶析出现象，改善薄膜均一性，规避相分离带来的膜体透光缺陷与色彩分布不均问题。

40、第二方面，本技术提供一种光刻胶，所述光刻胶包括如第一方面所述的染料化合物。

41、第三方面，本技术提供一种着色树脂组合物，所述着色树脂组合物包括着色剂和树脂，所述着色剂包括如第一方面所述的染料化合物。

42、第四方面，本技术提供一种滤光片，所述滤光片由第三方面所述的着色树脂组合物形成。

43、第五方面，本技术提供一种显示装置，包含第四方面所述的滤光片。

44、相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：

45、（1） 本技术染料化合物于两侧三芳甲烷发色团的芳胺位点定向接入rt17～rt24取代基团：其一，精细调控发色母体离域共轭电子云排布，使分子在440~460nm特征蓝光区间形成强吸收峰，显著抑制紫外区与绿光区间的无效杂吸收，获得优异的蓝光透光性与色彩纯度，改善传统单分子三芳甲烷染料存在的色偏、杂吸收过强等问题；其二，rt17～rt24基团产生空间位阻作用，限制芳环自由扭转运动，减少激发态非辐射跃迁能量损失，提高染料摩尔吸光系数与上色效能，相同掺量条件下，显色效果明显优于普通单分子三芳甲烷染料。

46、（2） 本技术染料采用双发色团桥联刚性复合骨架，有效强化分子耐热性能，避免高温引发结构降解。利用c6～c20二价芳香烃基（典型如间苯二甲酸二(2-羟基环己基) 酯）作为共价桥联基团，对称偶联两组三芳甲烷发色单元，形成二聚刚性大分子。刚性桥链、t1/t2结构与三芳甲烷共轭骨架协同约束分子热运动，降低高温下芳环旋转、共轭化学键断裂风险。相比传统单三芳甲烷小分子染料，二聚结构分子量更大、分子间作用力更高，可抑制高温升华、分解与构象畸变失色。在高温烘烤、薄膜固化流程中持续稳定保留分子骨架与蓝光显色特性，克服传统小分子染料受热易分解、褪色、透光率下降的短板。

47、（3） 本技术染料借助分子结构调控，显著增强同树脂基质的相容性；薄膜制备过程中可有效抑制染料分子聚集与结晶析出，优化薄膜整体均匀性，杜绝由染料相分离诱发的膜层透光不良、色彩不均等缺陷。