[发明专利]芘-氟苯腙及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于三阶非线性光学材料领域，具体涉及芘-氟苯腙及其制备方法和应用。

背景技术

三阶非线性光学效应是指材料与强光作用后，由于出现非线性极化而产生的各种光学物理现象。三阶非线性光学材料在光学通讯、光信息处理余光信号控制、光受限与阈值监测、光计算机等方面显示出诱人的应用前景，因此探索新型三阶非线性光学材料的研究与开发工作，一直受到各国科学家们的重视。有机分子三阶非线性光学材料因具有宽的响应波段、良好的柔韧性、高的光损伤阈值和较低成本、易于合成、可以进行裁减和修饰等优点而备受关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种芘-氟苯腙及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

芘-氟苯腙，其通式如下：

，其中，R₁~R₅中至少一个为F，其它则为H。

较好地，所述芘-氟苯腙为化合物1、化合物2、化合物3或化合物4，化合物1~4的结构式分别为：

、、、。

本发明提供了两种方法，具体为：

制备方法①：将1-芘甲醛、氟取代苯肼溶解在甲醇中，再加入冰醋酸，搅拌，加热回流（68~75℃）4~5h，冷却过滤，纯化，即得目标产品。

较好地，按摩尔体积比计，1-芘甲醛∶氟取代苯肼∶甲醇∶冰醋酸=1mmoL∶1~1.5 mmoL∶18~23mL∶0.4~0.6mL。

制备方法②：将1-芘甲醛、氟取代苯肼盐酸盐溶解在甲醇中，再加入醋酸钠和冰醋酸，搅拌，加热回流（68~75℃）4~5h，冷却过滤，纯化，即得目标产品。

较好地，按摩尔体积比计，1-芘甲醛∶氟取代苯肼盐酸盐∶甲醇∶醋酸钠∶冰醋酸=1mmoL∶1~1.5 mmoL∶18~23mL∶1~1.5 mmoL∶0.4~0.6mL。

两种制备方法的区别仅在于原料为氟取代苯肼还是其盐酸盐，当选择氟取代苯肼作为原料时，不需要加入醋酸钠，而当选择氟取代苯肼盐酸盐作为原料时，则需要加入醋酸钠。

所述芘-氟苯腙作为三阶非线性光学材料的应用。

大量研究表明形成有效的推拉电子对是产生三阶非线性光学性能的关键，同时，具有共振结构的分子由于具有双向电子转移能力和高度的电子离域，也往往表现出很好的三阶非线性光学性能。因此，在此理论的基础上本发明合成了以-NH-N=CH-结构作为母体、具有推拉电子对的芘-氟苯腙化合物，其中，不同取代的氟苯为吸电子基团、芘基为给电子基团，形成有效的推拉电子结构。

有益效果：

本发明所述芘-氟苯腙合成路线简单、成本低廉、处理方便以及产率较高，有较大的发展前景。本发明芘-氟苯在515 nm处的飞秒激光Z扫描测试中表现出良好的三阶非线性吸收性质，说明该发明芘-氟苯可成为潜在的三阶非线性光学材料，且本发明可选择不同吸电子基团来调节三阶非线性光学性能。同时，实验结果证明吸电子基吸电子能力越强非线性越好，本发明也为探究三阶非线性光学材料提供思路。

附图说明

图1：化合物1~4 (5×10^-5M)在DMF中的紫外可见吸收光谱，1-化合物1，2-化合物2，3-化合物3，4-化合物4。

图2：化合物1（1mg/mL）在515 nm波长飞秒激光下的开孔Z扫描曲线。

图3：化合物2（1mg/mL）在515 nm波长飞秒激光下的开孔Z扫描曲线。

图4：化合物3（1mg/mL）在515 nm波长飞秒激光下的开孔Z扫描曲线。

图5：化合物4（1mg/mL）在515 nm波长飞秒激光下的开孔Z扫描曲线。

图6：溶剂DMF在515 nm波长飞秒激光下的开孔Z扫描曲线。

具体实施方式

实施例1

化合物1的结构式为：

；

化合物1的合成路线如下：

；

化合物1的合成步骤：将1-芘甲醛的甲醇溶液（0.5 mmol 1-芘甲醛+15 mL甲醇）滴加到4-氟苯肼盐酸盐和醋酸钠的甲醇溶液（0.7mmol 4-氟苯肼盐酸盐+0.7mmol醋酸钠+5 mL甲醇）中，再加0.5 mL冰醋酸，70℃加热搅拌回流5 h，冷却过滤，用二氯甲烷和甲醇重结晶（V_(DCM)∶V_(MeOH)=1∶3），即可得到最终产物化合物1。