[發明專利]含有三蝶烯剛性立體結構的發色團分子及其合成方法和應用

有效

• 申請號: 201210117023.1
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN103373990A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 甄珍;張融;張茂林;邱玲;劉新厚
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C07D405/10
• 分類號: C07D405/10;C07D409/14;C08K5/3417;C08K5/45;C08L69/00;C08L33/12
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明涉及含有三蝶烯剛性立體結構的發色團分子及其合成方法，以及該含有三蝶烯剛性立體結構的發色團分子在聚合物電光材料中的應用。

背景技術

材料的非線性光學(NLO)性能指的是材料能在激光的作用下，產生在光電場下相對于原子的電荷轉移，從而出現了倍頻效應，電光效應，光學混頻，多光子吸收等一系列光學現象。電光效應(EO)就是一種典型的二階非線性光學效應，是材料在外加電場下可實現自身折射率的變化。利用這種性質，可以實現通過改變外加電場的強度對材料中傳輸的光波的相位的控制，即實現了電信號向光信號的調制。實現這種功能的器件被稱為電光調制器。

在當今信息時代的背景下，電子信息傳輸方式已經不能滿足信息時代所要求的高速度數據傳遞與處理以及超大容量信息運算的要求，光子學的飛速發展為滿足這一要求提供了巨大的潛力。與電子傳輸方式相比，光子傳遞具有許多優點，如良好的并行性、高頻率、寬帶寬、高速度、高密度以及抗電磁波干擾等等。早期對非線性光學材料的研究主要集中在無機晶體和半導體材料上，如鈮酸鋰(LiNbO₃)等，這其中的某些優秀的材料已經被廣泛應用于光電子領域。而相比無機材料，有機聚合物電光材料具有明顯的性能優勢和廣泛的應用前景，例如，更高電光系數值，更快的響應速度，更高的帶寬以及更為優秀的可加工性能。因此，在近十年來，世界各地的科學家在非線性聚合物電光材料領域有非常廣泛的研究，而設計合成更為高性能的電光活性分子，以及對聚合物材料的不斷改進成為了研究熱點。如何能在現有研究基礎上，對電光活性分子的結構進行改進創新，從而更高效的提升材料的非線性電光響應，仍然是一個極具挑戰性的課題。如文獻：Burland，D.Optical?Nonlinearities?In?Chemistry：Introduction.，Chemical?Reviews，1994，94(1)，1-2.；Chang，C.C.，C.P.Chen，et?al.Polymers?for?electro-optical?modulation.Journal?of?Macromolecular?Science-Polymer?Reviews?C，2005，45(2)，125-170。

聚合物電光材料的性能通常用電光系數r₃₃來表征，要獲得較高的電光系數值，一方面可以通過優化發色團的結構，提升分子尺度的二階非線性電光活性；另一方面可以提高材料極化過程的效率，更好的將微觀的電光活性轉換為材料宏觀的電光系數值。近年來，在創造新型高性能發色團分子方面，國內外的研究人員已經有許多突出的研究成果，本案發明人也在這方面有一些研究進展(CN101497785(含樹枝狀結構三氰基吡咯啉受體的有機二階非線性光學發色團及其合成方法和用途)；CN101845040A(樹枝狀基團修飾的具有D-π-A結構的有機二階非線性光學發色團及其合成方法和用途))。

三蝶烯及其衍生物是一類具有獨特的三維剛性結構的化合物，它們在過去的20多年內受到了人們很大的關注，并已在包括分子機器、材料化學以及超分子化學等許多領域內得到了廣泛的應用。而在聚合物電光材料領域，有關三蝶烯的研究還鮮有報道。三蝶烯不僅具有獨特的三維剛性結構，可以阻礙發色團分子之間的聚集作用，而且還擁有豐富的反應位點，可通過反應引入不同功能的官能團，或是實現發色團在聚合物鏈上的掛接。本發明就是在實驗室已有的基礎上，對發色團的電子給體部分結構進行改進，引入了三蝶烯的剛性結構，可有效阻礙發色團之間的偶極相互作用，提高極化效率，從而提升材料的電光系數。

發明內容

本發明的目的之一在于提供易于純化，并且可通過反應引入各種功能性的官能團對材料的性能進行改進的一類給體端連有三蝶烯剛性立體結構的發色團分子。

本發明的目的之二在于提供一種合成步驟簡便高效的含有三蝶烯剛性立體結構的發色團分子的合成方法。

本發明的目的之三在于提供含有三蝶烯剛性立體結構的發色團分子在聚合物電光材料中的應用。