[發明專利]一類基于萘并茚芴高雙光子吸收的小分子材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810406633.0
• 申請日: 2018-04-30
• 公開（公告）號: CN108558739B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 應磊;郭婷;胡黎文;彭俊彪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C07D209/86
• 分類號: C07D209/86;C07D209/88;C09K11/06;G02F1/361
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;馮振寧

本發明公開了一類基于萘并茚芴高雙光子吸收的小分子材料及其制備方法。該材料的主要特征是以多元共軛稠環結構?萘并茚芴單元為核心，通過選擇不同的給電子單元，獲得強雙光子響應的有機小分子熒光材料。這類材料是一類通過C?C偶聯、C?N偶聯反應合成萘并茚芴單元小分子化合物。本發明提供的小分子材料具有強單/雙光子熒光強度，及良好的溶解性等特征，在雙光子熒光成像，雙光子熒光顯微鏡成像，雙光子熒光探針等生物領域有重要應用前景。

技術領域

本發明涉及雙光子熒光小分子領域，具體涉及一類基于萘并茚芴高雙光子吸收的小分子材料及其制備方法。

背景技術

雙光子吸收是一種非線性光學現象，是指在強光激發下(如激光)，介質分子同時吸收兩個光子，從基態躍遷到兩倍光子能級的高能激發態的過程。早在1931年，Goppert-Mayer就從理論上預言了雙光子吸收的存在，并用二階微擾理論導出了雙光子的躍遷幾率(Goppert M.,Elementarakte mit zwei Quantensprüngen[J].Annalen derPhysik,1931,401(3):273-294.)。隨著激光技術的快速進步，研究者們對雙光子吸收的探究越來越深入，它不僅僅是一種光譜結果，也被廣泛應用到三維信息存儲、雙光子上轉換激光、雙光子吸收光限幅、雙光子熒光顯微鏡、光動力療法、光學微加工等領域。科學家研究發現，分子的雙光子吸收截面與共軛體系的長度、共軛體系的平面性、官能團的吸供電子能力以及官能團的對稱性、分子維度等因素有關。分子的有效共軛長度越長、分子平面性越好、吸供電子能力越強、對稱性越好，分子的雙光子吸收能力越強；且多分支結構比其單分支結構有利于分子的雙光子吸收截面的增加。

相比芴單元，萘并茚芴單元是芴基與萘環通過五元環組成的七元共平面并環結構，共軛程度高和熒光量子產率高。本發明所述的化合物以萘并茚芴單元為核，偶聯不同的咔唑及其衍生物、二苯胺及其衍生物和三苯胺及其衍生物。從結構上分析，所合成的化合物是多官能團結構對稱的“X”型結構，有利于材料的雙光子吸收性能的提高，有望應用在雙光子生物成像等領域。

發明內容

本發明的目的在于提供一類基于萘并茚芴高雙光子吸收的小分子材料。通過分子設計及基團的選擇，合成一種基于萘并茚芴的小分子材料。這些材料具有較大的分子量，因此，其溶解性較好，能溶解在常見溶劑；較大的共軛平面和剛性使其具有較高的熒光量子產率，結構上的優勢有利于材料提高雙光子響應能力。

本發明的目的還在于提供所述的一類基于萘并茚芴高雙光子吸收的小分子材料的合成方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現。

一類基于萘并茚芴高雙光子吸收的小分子材料，所述雙光子吸收材料的化學結構式如下：

所述Ar為給電子單元。

優選的，所述R₁為C1～C30的直鏈或者支鏈烷基、或為C1～C30的烷氧基、或為苯氧基。

優選的，具有給電子能力的Ar單元的結構式為如下結構中的任意一種：

R＝H、C₁～C₃₀的直鏈或者支鏈烷基、其中，R₂＝H、C₁～C₃₀的直鏈或者支鏈烷基、OC₁～OC₃₀的直鏈或者支鏈烷氧基。

以上所述的一類基于萘并茚芴高雙光子吸收的小分子材料的制備方法，通過C-C偶聯或C-N偶聯反應得到，包括如下步驟：

(1)C-C偶聯反應