[发明专利]一类基于萘并茚芴高双光子吸收的小分子材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一类基于萘并茚芴高双光子吸收的小分子材料及其制备方法。该材料的主要特征是以多元共轭稠环结构‑萘并茚芴单元为核心，通过选择不同的给电子单元，获得强双光子响应的有机小分子荧光材料。这类材料是一类通过C‑C偶联、C‑N偶联反应合成萘并茚芴单元小分子化合物。本发明提供的小分子材料具有强单/双光子荧光强度，及良好的溶解性等特征，在双光子荧光成像，双光子荧光显微镜成像，双光子荧光探针等生物领域有重要应用前景。

技术领域

本发明涉及双光子荧光小分子领域，具体涉及一类基于萘并茚芴高双光子吸收的小分子材料及其制备方法。

背景技术

双光子吸收是一种非线性光学现象，是指在强光激发下(如激光)，介质分子同时吸收两个光子，从基态跃迁到两倍光子能级的高能激发态的过程。早在1931年，Goppert-Mayer就从理论上预言了双光子吸收的存在，并用二阶微扰理论导出了双光子的跃迁几率(Goppert M.,Elementarakte mit zwei Quantensprüngen[J].Annalen derPhysik,1931,401(3):273-294.)。随着激光技术的快速进步，研究者们对双光子吸收的探究越来越深入，它不仅仅是一种光谱结果，也被广泛应用到三维信息存储、双光子上转换激光、双光子吸收光限幅、双光子荧光显微镜、光动力疗法、光学微加工等领域。科学家研究发现，分子的双光子吸收截面与共轭体系的长度、共轭体系的平面性、官能团的吸供电子能力以及官能团的对称性、分子维度等因素有关。分子的有效共轭长度越长、分子平面性越好、吸供电子能力越强、对称性越好，分子的双光子吸收能力越强；且多分支结构比其单分支结构有利于分子的双光子吸收截面的增加。

相比芴单元，萘并茚芴单元是芴基与萘环通过五元环组成的七元共平面并环结构，共轭程度高和荧光量子产率高。本发明所述的化合物以萘并茚芴单元为核，偶联不同的咔唑及其衍生物、二苯胺及其衍生物和三苯胺及其衍生物。从结构上分析，所合成的化合物是多官能团结构对称的“X”型结构，有利于材料的双光子吸收性能的提高，有望应用在双光子生物成像等领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一类基于萘并茚芴高双光子吸收的小分子材料。通过分子设计及基团的选择，合成一种基于萘并茚芴的小分子材料。这些材料具有较大的分子量，因此，其溶解性较好，能溶解在常见溶剂；较大的共轭平面和刚性使其具有较高的荧光量子产率，结构上的优势有利于材料提高双光子响应能力。

本发明的目的还在于提供所述的一类基于萘并茚芴高双光子吸收的小分子材料的合成方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一类基于萘并茚芴高双光子吸收的小分子材料，所述双光子吸收材料的化学结构式如下：

所述Ar为给电子单元。

优选的，所述R₁为C1～C30的直链或者支链烷基、或为C1～C30的烷氧基、或为苯氧基。

优选的，具有给电子能力的Ar单元的结构式为如下结构中的任意一种：

R＝H、C₁～C₃₀的直链或者支链烷基、其中，R₂＝H、C₁～C₃₀的直链或者支链烷基、OC₁～OC₃₀的直链或者支链烷氧基。

以上所述的一类基于萘并茚芴高双光子吸收的小分子材料的制备方法，通过C-C偶联或C-N偶联反应得到，包括如下步骤：

(1)C-C偶联反应