[发明专利]一种含氟杯芳烃荧光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含氟杯芳烃荧光材料及其制备方法，该含氟杯芳烃荧光材料，其分子式为C₆₀H₅₂F₄O₄，具有部分锥式构象，晶系为单斜，空间群为P2(1)/c，晶胞参数α＝90°,β＝104.3740(10)°,γ＝90°。本发明反应操作简单、成本低、所制备的含氟杯芳烃荧光材料的热稳定性能高，荧光发射强度高，在荧光材料领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料化学领域，具体涉及一种含氟杯芳烃荧光材料及其制备方法。

背景技术

杯芳烃是对位取代的苯酚与甲醛反应得到的环状缩合物，从分子结构上看，其具有以下特点：具有空腔结构，其空腔结构是富π电子的憎水空腔，且能与分子或离子形成配合物；通过反应的单元数调节空腔；杯芳烃上下缘可修饰，易衍生化。

杯芳烃具有多个反应位点，可从上下缘及桥碳亚甲基进行修饰，通过控制不同的反应条件，引入合适的官能团，实现取代基的取代可以得到不同的构象，不同构象的杯芳烃具有不同的性能，如荧光发射性能、离子识别性能以及选择性吸附不同的客体分子等。

杯芳烃因其表现出的选择性和荧光发射性能，使其在多种领域有重要的应用，如人工酶、传感器、光电材料等。可预见的，功能性杯芳烃的研究热点是以分子识别为基础、分子组装为手段，探究新型杯芳烃在离子受体及光电功能材料的应用。

杯芳烃构象可变，例如，杯[4]芳烃(四聚体)可呈现四种不同的构象：锥式构象、部分锥式(图1所示)、1,2-交替构象、1,3-交替构象，可通过设计引入大的基团或者发生分子内桥连限制键的旋转，得到固定的构象。桥碳亚甲基作为一个柔性骨架，可通过分子热运动发生轴旋转，导致多种构象并存，可呈现锥式(cone)、部分锥式(partial cone)、1,2-交替式(1,2-alternative)和1,3-交替式(1,3-alternative)四种构象。不同的构象具有不同的性能，具有重要的研究意义和广阔的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术，提供一种含氟杯芳烃荧光材料及其制备方法。

本发明为解决上述问题而采取的技术方案为：一种含氟杯芳烃荧光材料，该含氟杯芳烃荧光材料是一种具有部分锥式构象的含氟杯芳烃衍生物，其全名为5,11,17,23-四(4-氟苯基)-25,26,27,28-四乙氧基杯[4]芳烃，其分子式为C₆₀H₅₂F₄O₄，晶系为单斜，空间群为P2(1)/c，晶胞参数α＝90°，β＝104.3740(10)°，γ＝90°，部分锥式构象如图1所示。

上述含氟杯芳烃荧光材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)称取一定量的5,11,17,23-四溴-25,26,27,28-四乙氧基杯[4]芳烃和4-氟苯硼酸置于三口圆底烧瓶中，添加甲苯和乙醇的混合溶剂，甲苯和乙醇的体积比为2:1，搅拌溶解，形成混合物溶液；

(2)在上述混合物溶液中加入适量的碳酸钠水溶液，将装有反应物混合溶液的圆底烧瓶抽真空和通氮气，重复三次，然后加入四(三苯基膦)钯催化剂，室温搅拌20min，微波回流反应3～6h；

(3)反应完毕后，溶液用CH₂Cl₂萃取三次，合并有机相，用饱和NaCl溶液洗涤三次，用无水Na₂SO₄干燥后，旋蒸除去溶剂，得到粗产品，用柱层析多次提纯分离，获得一种白色粉末，即为5,11,17,23-四(4-氟苯基)-25,26,27,28-四乙氧基杯[4]芳烃；

(4)将上述白色粉末在体积比为10:1的乙酸乙酯和石油醚的混合溶液中重结晶，获得无色块状晶体，单晶X射线衍射结果显示其结构为部分锥式构象(图1)；