[發(fā)明專利]一種利用Cu(I)催化制備的有機(jī)二階非線性光學(xué)雙發(fā)色團(tuán)及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710331951.0
• 申請(qǐng)日: 2017-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108864154A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薄淑暉;和延嶺;甄珍;陳璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C07D519/00
• 分類號(hào): C07D519/00;C07D455/04;C07D405/14;C07D409/14;G02F1/361;C08J5/18;C08L33/12;C08L69/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 趙曉丹

本發(fā)明公開(kāi)了一種利用Cu(I)催化的click反應(yīng)制備的有機(jī)二階非線性光學(xué)雙發(fā)色團(tuán)，具有如式(1)所示結(jié)構(gòu)：其中：R₁為氫、氟、氯、溴、碘、羥基、烷基或烷氧基；R₂為烷基鏈、酰基或烷氧基；R₃為烷基鏈或酰基；R₄為具有如式(2)～(7)所示的D?π?A結(jié)構(gòu)：的發(fā)色團(tuán)：其中：X代表D?π?A結(jié)構(gòu)的發(fā)色團(tuán)與雙發(fā)色團(tuán)連接的位置；R₅為烷基鏈；R₆為甲基或三氟甲基；R₇為烷基、苯基、取代苯基、取代噻吩基或羥烷基；R₈為氫、烷基、烷氧基、烷硫基、羥烷基或被硅烷保護(hù)的羥烷基；R₉為氫、烷基、烷氧基、烷硫基、羥烷基或被硅烷保護(hù)的羥烷基；R₁₀為烷基、羥烷基或被硅烷保護(hù)的羥烷基。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)二階非線性光學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種利用Cu(I)催化的click反應(yīng)制備的有機(jī)二階非線性光學(xué)雙發(fā)色團(tuán)及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著信息時(shí)代的快速發(fā)展，使得現(xiàn)階段對(duì)通信信息材料的要求越來(lái)越高。由于光電子技術(shù)能夠利用電光和光電轉(zhuǎn)換以及全光網(wǎng)絡(luò)可以大大提高通信效率，以滿足信息世界的建設(shè)和光纖到戶計(jì)劃需求，因此近幾十年來(lái)非線性光學(xué)材料一直吸引著人們的研究興趣，將其應(yīng)用于光通信、光電子學(xué)和光信息處理等實(shí)用領(lǐng)域。

集成光學(xué)系統(tǒng)具有體積小重量輕且更加體現(xiàn)了光子傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，在光通信、光信息處理、光傳感技術(shù)、自動(dòng)控制、電子對(duì)抗、光子對(duì)抗、光子計(jì)算機(jī)等高技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而集成光系統(tǒng)包括了波導(dǎo)光纖、光開(kāi)關(guān)、光轉(zhuǎn)換器等重要器件，其中關(guān)鍵性的光轉(zhuǎn)換器由非線性光學(xué)(NLO)材料制造而成。

目前已經(jīng)商業(yè)化的二階非線性光學(xué)材料是以無(wú)機(jī)材料為主，但無(wú)機(jī)材料存在電光系數(shù)小，相應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等缺陷，從而限制了其廣泛應(yīng)用。相比較無(wú)機(jī)材料，有機(jī)非線性光學(xué)材料具有超快響應(yīng)速度(亞皮秒甚至皮秒)、低介電常數(shù)、高光損傷閾值(GW/cm²量級(jí))、可加工性能好、相對(duì)較大的非線性光學(xué)響應(yīng)(通常比無(wú)機(jī)晶體高1～2個(gè)數(shù)量級(jí))及易加工處理等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。

為了達(dá)到實(shí)用化的要求，這些材料不僅要有大的非線性光學(xué)響應(yīng)，而且要同時(shí)滿足器件化對(duì)其透明性、穩(wěn)定性和可加工性等方面的要求。由于有機(jī)材料的非線性光學(xué)響應(yīng)取決于其中發(fā)色團(tuán)分子的非線性光學(xué)特性，所以設(shè)計(jì)合成兼具大的電光系數(shù)(即微觀分子水平的一階分子超極化率(β)和宏觀材料的電光系數(shù)(r33))以及良好的透明性，穩(wěn)定性能的二階非線性光學(xué)發(fā)色團(tuán)分子長(zhǎng)期以來(lái)一直是最具挑戰(zhàn)性課題之一。然而目前已報(bào)道的關(guān)于二階非線性光學(xué)發(fā)色團(tuán)在聚合物中具有較大的分子之間的相互作用力，導(dǎo)致分子容易聚集，從而導(dǎo)致微觀一階分子超極化率(β)轉(zhuǎn)換為宏觀材料的電光系數(shù)(r33)的效率偏低，電光系數(shù)較小，不能滿足器件化的要求。

因此，本發(fā)明提供了一種以以苯環(huán)或取代苯作為核心集團(tuán)，以click反應(yīng)生成的三氮唑結(jié)構(gòu)作為連接接團(tuán)與隔離集團(tuán)，以各種常見(jiàn)的單發(fā)色團(tuán)作為分枝的有機(jī)二階非線性光學(xué)雙發(fā)色團(tuán)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種利用Cu(I)催化的click反應(yīng)制備的有機(jī)二階非線性光學(xué)雙發(fā)色團(tuán)。本發(fā)明所使用的雙發(fā)色團(tuán)體系很好地抑制了發(fā)色團(tuán)分子之間偶極-偶極相互作用，減少了由于偶極-偶極相互作用產(chǎn)生的分子堆積，從而提高發(fā)色團(tuán)一階超極化率β向材料的宏觀電光系數(shù)r₃₃值的轉(zhuǎn)化效率。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種利用Cu(I)催化的click反應(yīng)制備的有機(jī)二階非線性光學(xué)雙發(fā)色團(tuán)的制備方法。

本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種利用Cu(I)催化的click反應(yīng)制備的有機(jī)二階非線性光學(xué)雙發(fā)色團(tuán)的應(yīng)用。本發(fā)明中的有機(jī)二階非線性光學(xué)雙發(fā)色團(tuán)能夠自成膜，或則與聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯摻雜，用于制備極化聚合物薄膜，能夠應(yīng)用于光信號(hào)調(diào)制領(lǐng)域中。