[發明專利]可見光調控的二噻吩基乙烯熒光分子開關、其制備及應用

有效

• 申請號: 202011269922.4
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112300142B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 朱明強;駱鵬飛;李沖;熊凱
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C07D409/14
• 分類號: C07D409/14;C09K11/06;G01N21/64
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 彭翠;曹葆青

本發明屬于新材料領域，更具體地，涉及一種可見光調控的二噻吩基乙烯熒光分子開關、其制備和應用。該二噻吩基乙烯衍生物以苯胺?炔基為光敏化基團，苝單酰亞胺(PMI)為熒光基團，其包括如式(一)或式(二)所示的結構單元：其中，R₁和R₂各自獨立地為C1?C10的烷基、C1?C10的烷基醇或C6?C20的芳基。該衍生物用作熒光分子開關時，苯胺?炔基基團的引入使得分子開關的熒光響應波長紅移至可見光區域，并且具有較好的熱穩定性、良好的抗疲勞性，高環化率、高熒光開關比等優點。

技術領域

本發明屬于新材料領域，更具體地，涉及一種可見光調控的二噻吩基乙烯熒光分子開關、其制備和應用。

背景技術

二噻吩基乙烯熒光分子開關具有高熒光量子產率、高熒光開關比、良好的抗疲勞性和熱穩定性，并且在薄膜中依然能保持較好的光開關性能，這對于實現超高密度的光存儲和超分辨成像具有重大研究意義。

至20年前首次報道全可見光調控的二芳基乙烯分子開關后，Lehn與其同事通過在二噻吩的5-位和5’-位上引入兩個額外的噻吩單元，首次成功紅移了DAEs的吸收。而后Irie等人合成了一類具有全氟環戊二噻吩基乙烯分子結構和苝單酰亞胺結構單元的化合物，該化合物可以在560nm和405nm的交替照射下成功地在開環和閉環之間進行切換，且具有較高的光轉化率。不久之后報道了其他DAEs在側位與擴展π共軛基團結合，如類胡蘿卜素，但此類DAE衍生物具有極低的裂環量子產率，這一缺點嚴重限制了這些化合物開關的實際應用。

在2009年，Branda小組證明了利用摻雜鑭的上轉化納米顆粒(UCNPs)可以實現用近紅外光驅動DAE衍生物異構化，由于兩種納米顆粒必須使用不同光強的980nm波長光激發，因此這個特定的系統是不可逆的，且體系中必須制備含有兩種不同納米粒子的薄膜。該小組在2010年制作了核-殼-殼NaYF4納米晶體結構可逆光敏體系，包含摻雜Er3+/Yb3+和Tm3+/Yb3+離子于分離的連續層中。調節980nm激光束的強度，可實現兩個同分異構體之間可逆地切換。

Irie課題組應用半峰寬為35飛秒的近紅外(NIR)1.28μm的飛秒激光脈沖，通過非共振高階多光子吸收過程，使二芳基乙烯分子僅在一種長波長激發下可實現光致變色環化和裂環反應，但激發多光子吸收對于激光器條件要求過高，對于此方法的廣泛實際應用推廣有限制。

田禾和朱為宏課題組在近期報道了利用亞水楊基席夫堿的IPT(質子轉移)效應，合成一系列可以用全可見光激發的DTEs。實驗研究證明該體系同時適用于極性溶劑體系和聚合物凝膠體系，應用效果良好。但此體系對溶劑和介質的極性依賴也在一定程度上限制了其進一步的實際應用。

現有的熒光分子開關大多還是在紫外光響應，由于紫外光能量較高，除對生物分子具有破壞性外，對于使用者也不安全。即使已經存在的可見光響應的熒光分子開關，也普遍存在熒光響應慢、光環化轉化率低、熒光猝滅效率一般、耐疲勞性差等缺點。

發明內容

針對現有技術的缺陷或改進需求，本發明的目的在于提供一種全可見光調控、并且兼具高熒光猝滅率、開關比和良好的耐疲勞性能的二噻吩基乙烯熒光分子開關，旨在解決傳統熒光分子開關需要紫外光響應、熒光開關比低等問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種苯胺-炔基共軛修飾的二噻吩基乙烯衍生物，其包括如式(一)或式(二)所示的結構單元：

其中，R₁和R₂各自獨立地為C1-C10的烷基、C1-C10的烷基醇或C6-C20的芳基。

優選地，所述R₁和R₂各自獨立地為C1-C5的烷基、C1-C5的烷基醇或C6-C10的芳基。