[發明專利]一種聚集誘導發光分子化合物、制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110286229.6
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113024591A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 錢兆生;豐慧;熊祖平
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: C07F7/08
• 分類號: C07F7/08;C07F9/50;C07C41/30;C07C43/215;C07C17/263;C07C25/28;C07C319/14;C07C321/30;C07C391/02;C09K11/06;H01L51/50;H01L51/54;G01N21/64
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 田靜

本發明公開一種聚集誘導發光分子化合物，包括以四苯乙烯為骨架的單取代四苯乙烯衍生物；或者，以四苯乙烯為骨架的含重原子的多取代四苯乙烯衍生物；本發明還公開了該類化合物的制備方法和應用；該發明通過在四苯乙烯骨架分子中引入不同原子數的重原子或不同數量的重原子，可以有效限制聚集誘導發光分子化合物的振轉運動，抑制其非輻射弛豫通道，大大提高的固體熒光量子效率。

技術領域

本發明涉及有機熒光材料技術領域，特別是涉及一種基于四苯乙烯分子骨架的高量子效率聚集誘導發光分子化合物及應用。

背景技術

新型有機熒光材料因其廣泛用于生物成像、疾病診斷、防偽加密和光電器件等領域而備受科學家們所關注與研究。然而，傳統熒光染料具有明顯的聚集誘導猝滅(ACQ)特性而極大限制了其在固態或聚集態條件下的應用。直到近年，一種新型發光材料——聚集誘導發光分子(AIEgens)的出現，才打破了這一熒光領域的困境，為科學家們設計具有固態熒光性質的材料打開了一扇新的大門。

聚集誘導發光作為一種描述分子聚集體比分散狀態下的分子表現出更強光致發光性能的光物理現象，已經經歷了近二十年的發展。與表現出臭名昭著的聚集誘導猝滅(ACQ)行為的傳統染料不同，具有聚集誘導發光特性的熒光分子在分析傳感、生物成像、光療法和光電系統等領域展現出重大的應用潛力。隨著人們對聚集誘導發光領域的不斷研究，各種各樣的聚集誘導發光分子被設計和創造出來并用于實際應用。由于大多數聚集誘導發光分子具有類似于螺旋槳的特殊結構，如四苯基乙烯(TPE)和1,1,2,3,4,5-六苯基噻咯(HPS)，最初的研究將這種聚集誘導發光現象歸因于聚集形成時的分子內旋轉(RIR)和振動(RIV)受限。隨著聚集誘導發光解釋機理的逐步完善，其中包括構象平面化、E/Z光異構化和光環化等的提出，正是由于這些聚集誘導發光機制的不斷碰撞，促進了AIE的研究進入蓬勃發展的新階段。雖然通過大量的研究已經成功地設計出了許多優秀的聚集誘導發光分子(AIEgens)，但是精確開發具有高效熒光性能的聚集誘導發光分子的設計原則并未得到闡明。如今，在聚集誘導發光概念誕生近20年后，研究人員總結了這一領域仍然存在的主要問題。在這些課題中，一個挑戰被反復強調:如何通過提高固態光致發光量子產率來提高光學器件的性能和成像質量。遺憾的是，根據我們的調查，目前仍沒有一個普適性的策略來提高聚集誘導發光分子(AIEgens)的熒光量子效率。為了使熒光分子達到滿意的量子效率，大多數的聚集誘導發光分子(AIEgens)都被迫引入大量的扭曲復雜結構，如孤立的苯環或長烷基鏈，以避免聚集體形成時的π-π相互作用。用這些方法獲得笨重型AIE分子明顯是耗時、不經濟和不具普適性的，實際上絕大部分這些AIE分子通過上述策略往往會降低亮度、失去聚集誘導發光性質或其發射波長等光學物理性質受到極大影響。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種聚集誘導發光分子化合物，該發明通過在四苯乙烯骨架分子中引入不同原子數的重原子或不同數量的重原子，可以有效限制聚集誘導發光分子化合物的振轉運動，抑制其非輻射弛豫通道，大大提高的固體熒光量子效率。

為解決此技術問題，本發明的技術方案是：一種聚集誘導發光分子化合物，以四苯乙烯為骨架的單取代四苯乙烯衍生物；

或者，

以四苯乙烯為骨架的含重原子的多取代四苯乙烯衍生物。

優選單取代四苯乙烯衍生物的結構式為：

其中，R為-CMe₃,-SiMe₃,-NPh₂,-OPh,-F,-Cl,-Br,-PhBr,-SPh,-SePh,-PPh₂和-I中的一種。

優選含重原子的多取代四苯乙烯衍生物的結構式為：

其中,R₁、R₂、R₃和R₄中至少有兩個基團相同。