[发明专利]一种强荧光发射胶囊状金属氮杂环卡宾化合物及其合成方法

说明书

本发明以三氮唑嗡盐类化合物为起始原料，通过原子微调控发展了一种合成高荧光发射的笼状金属化合物的方法，获得了世界上第一例金属卡宾发光胶囊，荧光量子产率最高可达65.08%。本发明提供的合成方法与传统方法相比，具有操作简单、反应条件可控、时间短、荧光发射强和普适性广等优点。

技术领域

本发明涉及一种强荧光发射胶囊状金属氮杂环卡宾化合物及其合成方法，属于合成化学领域。

背景技术

自1968年第一例金属氮杂环卡宾配合物被报道以来，金属N-杂环卡宾(NHC)化学得到了广泛的发展。氮杂环卡宾对金属中心的独特电子和空间效应导致金属-氮杂环卡宾配合物在催化、生物医药和材料科学中有广泛应用。氮杂环卡宾和金属配位也希望能用于构建功能性超分子组装体。然而，氮杂环卡宾和金属近似线性的配位模式阻碍了其形成功能性超分子结构。到目前为止，虽然许多金属氮杂环卡宾化合物被报道，但主要集中在一些简单的结构，例如有机金属环、分子圆柱和分子镊子，它们仅通过将双齿氮杂环卡宾，三齿氮杂环卡宾，多齿氮杂环卡宾配体与金属离子结合而构建。

具有荧光发射的材料因其在生物传感、荧光探针、生物成像和发光二极管等领域的广泛应用已经引起越来越多的研究者的兴趣，然而，由于聚集诱导淬灭(ACQ)效应导致了这些材料的实际应用受到限制。聚集诱导发射(AIE)效应的提出从根本上解决了荧光材料的应用难题，具有聚集诱导发光性质的材料在溶液中几乎不发光，在胶体聚集体中或固体状态下能发出很强的荧光。这是由于分子内旋转受阻导致无辐射衰退路径受到抑制。四苯基乙烯 (TPE)是一种广泛使用的AIE发色团，因其易于制备和修饰在很多领域得到广泛的应用，近年来科学家们发现四苯基乙烯不仅在聚集态下能发出很强的荧光。通过阴离子配位、主客体化学、氢键、金属-有机骨架和超分子配位等其他策略限制分子内的运动也能诱导AIE发射。迄今为止，只有Hahn等人在2017年报道了一例通过有机金属策略限制苯环的转动打开了四苯基乙烯的荧光，量子产率达到47％(参见Sinha,N.et al.Turn-onfluorescence in tetra-NHC ligands by rigidification through metalcomplexation:an alternative to aggregation-inducedemission.Angew.Chem.Int.Ed.56,2785–2789(2017).)。因此，通过原子调控在温和条件下合成高发射的荧光金属卡宾材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种通过原子微调合成具有强荧光发射胶囊状金属氮杂环卡宾的方法。

为实现上述目的，本发明实现过程如下：

结构通式(I)所示的化合物，

结构通式(I)所示的化合物组装得到的胶囊状金属卡宾(III)，

化合物结构通式为：[Ag₈(L-R)₄](PF₆)₈

结构通式(I)和(III)所示的化合物，R为C₃-C₁₈烷基或苄基。

结构通式(I)所述化合物的制备方法：以DMF为溶剂，以四三氮唑四苯基乙烯和RX为起始原料，制得结构通式(I)所示的化合物，

上述制备方法中，四三氮唑四苯基乙烯和RX的物质的量比为1:4～1:20，优选为1:6。

结构通式(III)所示化合物的制备方法，包括以下步骤：