[發明專利]一對具有圓偏振發光效應的卡賓保護金納米團簇及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211235324.4
• 申請日: 2022-10-10
• 公開（公告）號: CN115536675A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 臧雙全;羅朋;董喜燕;趙閣;李翔;謝復煒
• 申請（專利權）人: 鄭州大學;中國煙草總公司鄭州煙草研究院
• 主分類號: C07F1/12
• 分類號: C07F1/12;C09K11/06;C09K11/02;B82Y40/00;C30B29/54;C30B7/06
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新

本發明公開了一種具有圓偏振發光效應的高量子產率的卡賓保護金納米團簇及其制備方法和應用，屬于手性化合物領域。本發明選用手性金卡賓前驅體（簡寫為R?Au?NHC或S?Au?NHC）為手性來源，利用手性配體誘導策略，合成了一對原子精確的氮雜環卡賓保護的手性金簇(R/S)?Au₁₃，該團簇表現出良好的手性特征，具有顯著的圓二色信號和圓偏振發光性質，其熒光量子產率約為61%。這使得卡賓保護的金納米團簇在圓偏振發光方面有著潛在應用價值。

技術領域

本發明屬于手性化合物領域，具體涉及一種高光致發光量子產率的卡賓保護金納米團簇及其制備方法和圓偏振發光應用。

背景技術

作為一種新興的原子精確納米材料，貨幣金屬納米團簇為研究原子級的量子效應以及構效關系提供了理想模型。目前，硫醇、有機膦、炔基衍生物、羧酸衍生物和含吡啶分子等配體通常被用于制備貨幣金屬納米團簇，且被應用于催化、傳感、醫藥、數據存儲和光電子等領域。然而，受限于團簇穩定性較差、構效關系不明確、制備過程不可控等因素，由以上配體構筑的原子精確的貨幣金屬納米團簇的合理設計和功能化仍然任重道遠。氮雜環卡賓配體保護的貨幣金屬納米團簇的數量和性質研究可謂稀少，這主要是由于自由氮雜環卡賓的活性太強，在與多個金屬配位形成納米團簇之前，大部分傾向于先形成簡單的穩定的線型或四邊形等金屬卡賓配合物，從而喪失了進一步反應形成團簇的機會窗口。

原子精確的手性金納米團簇因其在手性催化、圓偏振發光等領域的應用，越來越引起科學家的關注。通常，手性金屬納米團簇的制備方法有三種：一是通過固有的手性金屬內核，二是通過手性配體保護非手性金屬內核，三是通過非手性內核周圍非手性配體的手性排列。圓偏振發光(CPL)源自發光材料的手性發射態，這需要材料自身發光和手性性質之間的有效協同作用。近些年，由于CPL在立體成像，安全編碼，光學數據存儲和3D顯示方面的潛在應用而引起了人們的廣泛興趣。

到目前為止，要在原子精確的金納米團簇上實現明亮的室溫發光或手性仍然是一個巨大的挑戰，更不用說更加困難的CPL性質，因為低的光致發光量子產率和小的不對稱性因子阻礙了對CPL的檢測。目前來看，開發新的CPL活性材料依然任重道遠。目前，構筑手性團簇的方法主要包括如下四種：(1)高效液相色譜分離策略；(2)手性離子對策略；(3)超分子組裝策略；(4)手性配體誘導策略。

發明內容

本發明目的在于提供一對高量子產率的卡賓保護金納米團簇材料；另一目的在于提供其在圓偏振發光中的應用。

為實現本發明的目的，本發明以手性金卡賓作為前驅體(圖1)，利用手性配體誘導策略，合成一對原子精確的氮雜環卡賓保護的手性金簇Au₁₃，該團簇表現出良好的手性特征，具有顯著的圓二色信號和圓偏振發光性質。

所述手性金納米團簇粉末通過如下步驟制備而成：

取手性金卡賓前驅體(R)-Au-NHC或(S)-Au-NHC溶于甲醇，0℃下攪拌，隨后緩慢加入NaBH₄的甲醇溶液。攪拌，加入過量的NaBr，混合液繼續避光攪拌，將溶液濃縮除去甲醇，加入二氯甲烷，高速離心，收集上清液，濃縮，用二氯甲烷/甲醇過柱，將溶液濃縮，二氯甲烷/乙醚重結晶，得棕紅色產物。

所述手性金納米團簇單晶通過如下步驟制備而成：R-Au₁₃單晶的制備：取上述粗產物簇溶于二氯甲烷，室溫下，正己烷和乙醚混合液緩慢擴散滴入，靜置后，得深紅色棒狀晶體。其晶體結構見圖2a?；瘜W式為：C₁₆₈H₁₅₂Au₁₃Br₄ClN₂₄，屬于正交晶系，空間群為手性空間群P2₁2₁2₁，晶胞參數如下：α＝90°，β＝90°，γ＝90°，