[发明专利]A-π-A’化合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了A‑π‑A'化合物及其制备方法与应用，所述A‑π‑A'化合物的结构如式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示，式(Ⅰ)和式(Ⅱ)化合物的化学名称分别为2‑[(1E)‑2‑[4‑(1H‑咪唑并[4,5‑f][1,10]菲咯啉‑2‑基)苯基]乙烯基]‑1H‑苯并咪唑和4‑[(1E)‑2‑[4‑(1H‑咪唑并[4,5‑f][1,10]菲咯啉‑2‑基)苯基]乙烯基]吡啶。本发明所述的A‑π‑A'化合物具有双光子吸收性能和双光子蓝色荧光性能，故进一步提供了式(Ⅰ)和式(Ⅱ)所示的A‑π‑A'化合物作为双光子吸收和双光子蓝色荧光材料的应用。

(一)技术领域

本发明涉及两种新的A-π-A'化合物(A和A'代表不同的电子受体，π代表共轭桥)、制备方法、以及其作为双光子吸收和双光子蓝色荧光材料的应用。

(二)背景技术

由于普通光的光场能量密度有限，在其照射下，分子只能发生线性吸收，即吸收一个光子到达激发态，这个过程称为单光子吸收；若随后激发单线态的分子经过辐射跃迁，放出一个光子回落到稳定的基态，则这种辐射称为单光子荧光。在该光物理过程中，物质的吸收与发射遵循Stark-Einstein定律。如果采用强激光作为激发光源，由于激光光频电场强度已接近于物质原子内部电场强度，因而可引起物质的非线性极化响应。双光子吸收则是一种三阶非线性光学效应，指分子同时吸收两个光子，经过一个虚中间态到达高能激发态的跃迁过程；若其随后发生辐射跃迁，所产生的频率上转换荧光称为双光子荧光。

与单光子吸收和单光子荧光相比，双光子吸收和双光子荧光具备以下两大特点：(1)单光子过程是短波激发长波发射，而双光子过程则是长波激发短波发射，所用激发光波长红移近一倍，通常位于700-1000nm，其光子能量远远低于单光子过程中紫外激发光的光子能量(波长通常为250-400nm)。因此，入射光的穿透性好，背景光干扰小，并且光损伤、光漂白、光毒性都较小。(2)在双光子过程中，材料的电子跃迁几率与入射光强度的平方成正比。因此，只有入射激光的峰值功率密度(光强)达到一定的阈值，才会有双光子吸收现象。在激光束紧聚焦条件下，双光子吸收效应局限于材料内部相当于入射波长立方的微小区域内，而在焦点以外的地方，入射光的峰值功率密度可控制在激发阈值以下，则不会有双光子吸收，从而使材料的激发具有高度的空间选择性。基于这两大特点，双光子吸收和双光子荧光材料在荧光成像与显微术、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，成为当前国际上光电功能材料的研究热点之一。

目前，双光子吸收和双光子荧光材料的发射波长主要集中在绿光-红光区，而蓝光发射材料报道较少。但是在生物系统的双光子显微与成像中，蓝光发射材料对特定生物细胞分子的标记是必要的；而且，它可以减少生物体自发荧光的干扰，提高显微与成像中的信噪比。因此，开发性能优越的双光子吸收和双光子蓝色荧光材料非常有必要。

(三)发明内容

本发明的目的是提供两种具有双光子吸收性能和双光子蓝色荧光性能的A-π-A'化合物、制备方法、以及其作为双光子吸收和双光子蓝色荧光材料的应用。

本发明采用的技术方案是：

A-π-A'化合物，其结构如式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示，式(Ⅰ)和式(Ⅱ)化合物的化学名称分别为2-[(1E)-2-[4-(1H-咪唑并[4,5-f][1,10]菲咯啉-2-基)苯基]乙烯基]-1H-苯并咪唑和4-[(1E)-2-[4-(1H-咪唑并[4,5-f][1,10]菲咯啉-2-基)苯基]乙烯基]吡啶：

本发明提供了所述的A-π-A'化合物(Ⅰ)和(Ⅱ)的合成方法，包括如下步骤：

1,10-菲咯啉-5,6-二酮与式(Ⅲ)或式(Ⅳ)化合物发生缩合反应，制得相应的式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示的A-π-A'化合物；