[發明專利]一種具有柔性和光驅動形變特性的共晶材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811651973.6
• 申請日: 2018-12-31
• 公開（公告）號: CN109503467A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 閆東鵬;李樹珍
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: C07D213/16
• 分類號: C07D213/16;C07D213/127;C07C51/43;C07C63/68;C09K11/06
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 梁青紅

本發明公開了一種具有柔性和光驅動形變特性的共晶材料及其制備方法。本發明通過選取具有羧基基團的有機物作為共結晶單元，采用液相法制備了4?(1?萘乙烯)吡啶和2,3,5,6?四氟對苯二甲酸共晶材料。本發明的優點在于，通過選取與萘乙烯吡啶可以發生質子轉移并且具有非共價鍵作用力(如氫鍵、π?π相互作用等)的有機物形成新的共晶物質，從而改變了單組分萘乙烯吡啶形成分子固體時的空間排列，得到具有柔性的雙組份共晶分子，產生了在紫外燈照射下可以發生光驅動的特性。通過合理設計和選擇溶劑得到的萘乙烯吡啶新型有機固態柔性材料和光驅動材料，同時拓展了該類化合物在柔性發光材料領域的應用價值。

技術領域

本發明屬于功能分子材料技術領域，特別涉及一種具有柔性和光驅動形變特性的共晶材料及其制備方法。

背景技術

光驅動智能響應材料在分子機器、機械制動器、智能交換器、傳感器等方面具有廣闊的應用前景，受到研究者的廣泛關注。具有共軛單元的乙烯類有機材料由于其順反異構和光聚合反應行為在光學、電子和機械性能上具有重要的研究意義。隨著超分子自組裝化學的不斷發展，人們通過合理設計有機晶態分子間的相互作用模式，調節分子晶體的光物理性能，然而由于晶體分子結構的有序排列及空間復雜性，設計在宏觀尺度上具有光刺激響應柔性材料仍然具有一定的挑戰性。因此，如何合理利用分子固體的非共價鍵作用力及堆積方式，進而設計出柔性發光材料是有機分子材料領域面臨發的重要問題之一。

有機共晶材料通常是將目標分子與共組裝單元通過分子間的非共價鍵作用力(氫鍵、鹵素鍵、范德華力等)以一定的化學計量比形成的分子固體。基于共晶材料分子間的相互作用力的可設計性以及材料空間結構的可預測性，有望通過引入共組裝單元的方法實現分子固體的堆積形式和空間排列結構的調變，并得到具有特殊性能的新型光學材料。

4-(1-萘乙烯)吡啶化合物因其優異的光學和電學性能，在邏輯門、場效應晶體管、光子學領域具有潛在應用，其發射波長在藍光區域。由于該分子上的乙烯吡啶單元具有潛在的順反異構化，為智能光響應行為的構建提供可能性。本發明通過選取合適的共組裝基元與4-(1-萘乙烯)吡啶形成共晶化合物，提高了其發光壽命，調節發光波長。重要的是，相比于單組份4-(1-萘乙烯)吡啶化合物，共晶化合物實現了柔性和光驅動形變等特性，為發展基于該類化合物的新型的光學及柔性分子材料提供了理論前提和應用依據。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有柔性和光驅動形變特性的共晶材料及其制備方法，為發展新型的刺激響應分子功能材料的設計合成提供新的思路和可行性解決方案。

本發明是將4-(1-萘乙烯)吡啶與含有羧基的鹵代苯有機物進行共結晶反應，通過質子轉移、氫鍵、鹵鍵、π-π堆積等相互作用，生成了一類新型晶態物質。在4-(1-萘乙烯)吡啶單一有機物的基礎上，引入了具有超分子相互作用的功能基團，改變了4-(1-萘乙烯)吡啶有機分子的相互作用方式，使得原萘乙烯吡啶產生了宏觀柔性特性。通過有目的的共結晶反應，制備出具有柔性和光驅動形變特性的新型光學材料。

本發明所述的具有柔性和光驅動形變特性的共晶材料的制備方法為：

1)配制濃度為0.001-1.0mol/L的4-(1-萘乙烯)吡啶溶液，記為溶液A，采用超聲、攪拌、或加熱的方法使溶質完全溶解；

2)配制濃度為0.001-1.0mol/L的2,3,5,6-四氟對苯二甲酸溶液，記為溶液B，采用超聲、攪拌、或加熱的方法使溶質完全溶解；

3)采用超聲或加熱的方法將溶液A和溶液B混合得到均勻透明混合溶液，2,3,5,6-四氟對苯二甲酸與4-(1-萘乙烯)吡啶的摩爾比在0.01-10.0范圍內；

4)將混合溶液靜置黑暗環境中1-3周，待溶劑揮發完全后得到共晶材料。

或者將步驟3)得到的混合溶液在超聲振蕩條件下，加入去離子水于混合溶液中得到懸浮液，離心后得到共晶材料。