[發明專利]一種具有圓偏振發光性質的手性發光液晶聚合物及其制備方法

在審

• 申請號: 202010029108.9
• 申請日: 2020-01-12
• 公開（公告）號: CN111154499A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 袁勇杰;張海良;陳友德;盧鵬
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C09K19/38
• 分類號: C09K19/38;C09K19/40;C09K11/06;C08F120/36;C08F283/12;C08F220/36
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

本發明公開了一種具有圓偏振發光性質的手性發光液晶聚合物及其制備方法。本發明首先利用4?羥基苯甲醛或4?羥基聯苯甲醛和溴醇反應生成苯或聯苯甲醛衍生物，4?羥基苯乙腈或4?羥基聯苯乙腈和二鹵代烷生成的苯或聯苯乙腈的衍生物，兩者通過Knoevenagel反應生成氰基二苯乙烯衍生物，所得衍生物再與膽甾醇甲酰氯反應生成含膽甾醇手性結構的氰基二苯乙烯衍生物，該衍生物與(甲基)丙烯酸反應生成可聚合的單體。單體可經自由基聚合得到以聚(甲基)丙烯酸為主鏈的聚合物，也可與聚硅氧烷通過硅氫加成反應得到以聚硅氧烷為主鏈的聚合物。本發明所得聚合物都具有液晶性、聚集誘導熒光增強性質和圓偏振發光性質，具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于有機聚合物發光材料技術領域，具體涉及一種具有圓偏振發光性質的手性發光液晶聚合物及其制備方法。

背景技術

圓偏振發光(CPL)是指一個手性發光系統具有的特殊的光學性質，它可以反映手性熒光分子激發態的結構信息。由于圓偏振發光材料在不對稱合成、生物/化學探針、3D光學顯示、液晶激光器、尤其是背光液晶顯示器等領域均具有廣闊的應用前景，近年來受到了廣泛的關注。

從結構上來看，圓偏振熒光材料通常由手性基團和熒光生色團兩部分組成，在手性基團的誘導下，生色團通過自組裝的方式，采取螺旋的空間結構進行排列，從而發射出圓偏振熒光。這些年，相關領域的研究者們已經發展了多種有效構筑圓偏振熒光材料的方法，例如：手性超分子自組裝、手性非共價鍵誘導組裝、螺旋型熒光聚合物和手性染料摻雜等。其中，在摻雜體系的圓偏振熒光材料中，將手性熒光分子摻雜至室溫向列相液晶中形成膽甾相是一種常見的方法，獲得的手性發光液晶體系能發射出高g_lum的圓偏振熒光，例如：成義祥課題組(Chemistry–A European Journal 24.48(2018):12607-12612.)將具有聚集誘導熒光增強(AIEE)特征的手性熒光分子聯萘衍生物摻雜至向列相液晶E7中，成功的誘導了E7形成膽甾相，由于手性熒光分子和E7之間存在強的相互作用，在體系中發生螺旋自組裝，進而發射出高g_lum(10^-1量級)的圓偏振熒光，這種摻雜的缺點是由于手性熒光分子的摻雜量有限，量子產率不高。將手性分子直接摻雜至向列相發光液晶中誘導其形成膽甾相液晶同樣能發出高g_lum的圓偏振熒光，例如：Akagi等(Synthetic metals,2003,135:91-92.)將手性聯萘衍生物摻雜至向列相熒光聚合物PPP-1和PPP-2中，發射的圓偏振熒光g_lum值為10^-1量級。由此可知，通過手性摻雜方式獲得手性發光液晶來構筑圓偏振熒光材料的方法是完全可行的。

手性液晶由于其獨特的光學性質如選擇性反射、旋光性、圓二向色性和光電效應等而廣受液晶領域研究者們的喜愛。常見的手性液晶主要有膽甾相液晶和手性近晶C相液晶，眾所周知，液晶基元的空間螺旋排列是手性液晶具有的共同特征，再者，讓生色團螺旋排列是獲得圓偏振熒光材料的關鍵，因此，如果能設計合成一些手性的發光液晶分子，便可以構筑出新型的圓偏振熒光材料，例如：2012年Akagi等人(Journal of the AmericanChemical Society,2012,134(48):19795-19807.)報道了一種溶致型的膽甾相液晶聚合物(R)-/(S)-PA2，該聚合物在本體薄膜狀態下能發射圓偏振熒光，其g_lum值高達10^-1。然而，許多傳統的液晶基元卻不能發光，利用這些液晶基元構筑出的手性液晶根本無法使材料發射圓偏振熒光，基于此，將發光性質引入液晶中，合理的設計發光液晶成為了通過手性發光液晶去構筑圓偏振熒光材料的關鍵之一，將具有AIE性質的發光基元引入手性液晶體系中，還能有效的避免聚集誘導猝滅效應(Aggregation-Caused Quenching,ACQ)，進而獲得液晶態下能發出強圓偏振熒光的手性發光液晶。在目前報道的眾多AIE發光液晶中，α-氰基二苯乙烯及其衍生物不僅合成簡單，且兼具液晶性和聚集誘導熒光增強效應(AIEE)，在液晶態能發射較強的熒光，因此在本發明中被選作發光液晶基元使用。