[发明专利]X型杂稠苝芳烃的双螺烯功能分子材料及其制备和应用

说明书

本发明属于光电材料领域，具体公开了X型杂稠苝芳烃的双螺烯功能分子材料。本发明还公开了所述的X型杂稠苝芳烃的双螺烯功能分子材料的制备方法和应用方法。本发明将苝与共轭体系在三维空间稠合，以杂稠化方式构建X型杂稠苝芳烃的双螺烯功能分子，调控共轭分子的π电子共轭结构及其物理性质，使之成为具有固体荧光、电荷传输、手性光吸收和手性圆偏振发光的多功能集成有机分子材料。可应用于多功能材料需求的电子器件和手性光学元件等。

技术领域

本发明涉及功能分子材料领域，特别涉及光电性质分子材料

背景技术

多功能有机材料是一类具有独特物理化学性质的有机小分子、超分子及高分子等材料，它包含广泛且已成为最具发展前景的人工材料。自上世纪七十年代以来，基于有机分子的光电多功能材料的研究倍受关注，成为化学和材料学科等领域的研究热点。其中，多环芳烃体系(PAHs)，因具备较π共轭骨架和刚性的平面结构及较强的分子间π-π相互作用,可作为独特光电性质的有机多功能材料，在有机光电子元件具有应用价值。在众多的共轭分子材料中，以二萘嵌苯衍生物(又称苝类衍生物)为代表的多环芳烃，因其宽广的性能调节空间,具备发展成为独特光电活性的功能衍生物。然而苝的溶解性较差、化学立体性差和区域选择性窄小导致了苝核母体的功能化修饰难，极大地限制了其在材料性质的提高。目前，以苝二酰亚胺(PDI)为主导的苝类衍生物的研究解决了以上部分难题。随着现代有机合成技术的进步，以斜对角(Diagonally，式A)方式对苝体系进行π延伸提供了可能。通过在海湾处的烷基化或烷氧基化修饰，π体系可在三维空间延伸，并具备轴手性，且三维分子有利于提高分子溶解性和聚集体发光，便于溶剂法制备功能分子器件。更重要的是，通过杂原子的引入，解决传统三维体系难以实现载流子传输的问题。由此，π体系的化学修饰使单分子具备集成的多功能性质。

发明内容

为解决现有苝类化合物存在光淬灭，使得光学性能和传输性能两者不能兼得等技术不足，本发明提供了一种X型杂稠苝芳烃的双螺烯功能分子，旨在构建新型多功能分子材料。

本发明第二目的在于，提供了一种X型杂稠苝芳烃的双螺烯功能分子的制备方法及其集成的多功能光电性质，通过所述的苝母核化学修饰机制，可成功制得所述的功能分子。

本发明第三目的在于，提供了所述的X型杂稠苝芳烃的双螺烯功能分子材料在光电功能分子材料中的应用。

X型杂稠苝芳烃的双螺烯功能分子材料，其特征在于，具有式1结构通式：

式1中，所述的R₁、R₂、R₃、R₄独自选自-Cl、-Br、-I、-CN、C1-C24烷基、C3-C24环烷基、C1-C24烷氧基、卤代C1-C24烷基、卤代C3-C24环烷基或卤代C1-C24烷氧基、芳基；

X₁、X₂、X₃、X₄独自选自S、Se、O和N；

Ar₁、Ar₂、Ar₃、Ar₄独自为五元杂环芳基、苯基、取代苯基、六元杂环芳基或稠环芳基。

本发明所述结构式的化合物为共轭外延的三维苝衍生物；研究光电多功能集于一体的特征。所述的化合物是三维共轭体系，可溶溶法制样；且所述化合物具有集成的固体荧光和电荷迁移，以及构型保持和手性光学性质。