[发明专利]一种亚苯基二亚乙烯基双苯并咪唑化合物的应用

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种亚苯基二亚乙烯基双苯并咪唑化合物——(E,E)-2,2'-[(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二-2,1-亚乙烯基]双-1H-苯并咪唑作为上转换荧光和双光子吸收材料的应用。 

（二）背景技术

21世纪是一个崭新的光子时代，与电子相比，光子具有信息载量大，响应时间快，互连能力强，并行能力强，安全保密性高等优异特性，因此用光子代替电子发展光子技术势不可挡。目前，光子技术已成为国际上众多快速发展的高新技术中的核心之一。 

非线性光学材料是光子技术的关键材料，是实现光通信、光计算、光信息处理、光存储、光全息术等的重要物质基础。上转换荧光和双光子吸收材料则是一种重要的非线性光学材料，与单光子荧光和吸收相比，上转换荧光和双光子吸收具有两个重要特点：一是长波激发短波发射过程。所用的激发光波长红移近一倍，在如此长波的激发光中，材料具有较好的光化学稳定性，从而保证在加工、使用过程中不被破坏；另外，激发光在介质中的散射小、穿透性很好，使得材料的适用范围大为增加。二是双光子跃迁几率与入射光强度的平方成正比。材料的受激范围可以被限制在紧聚焦激光束的微区内，从而具有高分辨的三维空间选择性。基于这两大特点，上转换荧光和双光子吸收材料在荧光成像和显微术、三维光信息存储、三维微细加工、频率上转换激射、光限幅以及光动力学治疗等诸多领域展现出良好的应用前景。因此上转换荧光和双光子吸收材料成为当前国际上光电功能材料研究的热点之一。 

徐京华等（2,5-二甲氧基-4-[(1E)-2-(1H-苯并咪唑-2-基)乙烯基]苯甲醛的合 成，合成化学，2012年第20卷第6期）公开了一种2,5-二甲氧基-4-[(1E)-2-(1H-苯并咪唑-2-基)乙烯基]苯甲醛(Ⅳ)的合成，并指出该化合物具有π电子共轭体系，吸电子基苯并咪唑和甲酰基，供电子基甲氧基形成了A-D-A 结构，从而增大了分子内电荷转移程度和电子云离域度，有助于提高双光子吸收截面，但是其中并未涉及该化合物的上转换荧光性能。 

目前对上转换荧光和双光子吸收材料尚未建立明确的构效关系，各种根据已知化合物的构效关系的分析推测也并非一定遵守，一些通过软件理论计算出的结果可能与实际测试结果差别很大。因此研究这类材料的构效并获得性能优越的上转换荧光和双光子吸收材料仍是热点。 

（三）发明内容

本发明的目的是提供一种亚苯基二亚乙烯基双苯并咪唑化合物——(E,E)-2,2'-[(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二-2,1-亚乙烯基]双-1H-苯并咪唑作为上转换荧光和双光子吸收材料的应用，该亚苯基二亚乙烯基双苯并咪唑化合物具有优秀的上转换荧光发射能力和双光子吸收能力。 

为实现上述发明目的，本发明提供了一种亚苯基二亚乙烯基双苯并咪唑化合物作为上转换荧光和双光子吸收材料的应用，所述亚苯基二亚乙烯基双苯并咪唑化合物的化学名称为(E,E)-2,2'-[(2,5-二甲氧基-1,4-亚苯基)二-2,1-亚乙烯基]双-1H-苯并咪唑，其结构如式(Ⅰ)所示：  

本发明所述的亚苯基二亚乙烯基双苯并咪唑化合物(Ⅰ)可按以下方法制备得到： 

式(Ⅱ)所示的2-甲基苯并咪唑和式(Ⅲ)所示的2,5-二甲氧基-1,4-苯二甲醛在在有机溶剂中在催化剂作用下于50～150℃进行脱水缩合反应，反应结束后冷却，析出沉淀，过滤，滤饼干燥后提纯处理，制得亚苯基二亚乙烯基双苯并咪唑化合物(Ⅰ)。所述的2-甲基苯并咪唑(Ⅱ)与2,5-二甲氧基-1,4-苯二甲醛(Ⅲ)的物质的量比为2～5 ：1，反应时间通常为5～24h。所述的催化剂可以是氢氧化钾、氢氧化钠、乙醇钠或哌啶。有机溶剂可以是甲醇、乙腈、或N,N-二甲基甲酰胺。催化剂的质量用量为2,5-二甲氧基-1,4-苯二甲醛(Ⅲ)质量的2～30倍。有机溶剂的用量为2,5-二甲氧基-1,4-苯二甲醛(Ⅲ)质量的20～100倍。所述提纯处理可用重结晶或柱层析法提纯。 

本发明中，式(Ⅲ)所示的2,5-二甲氧基-1,4-苯二甲醛可由对苯二甲醚、多聚甲醛、氢溴酸先进行取代反应得到中间体1,4-双(溴甲基)-2,5-二甲氧基苯，再与六亚甲基四胺、醋酸进行索默勒反应得到。