[发明专利]一种侧链型手性发光液晶聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种侧链型手性发光液晶聚合物及其制备方法。本发明首先利用一种手性醇和对甲苯磺酰氯反应生成对甲苯磺酸手性醇酯，将它与4‑羟基苯或联苯甲醛反应生成苯或联苯甲醛的衍生物；同时，用4‑羟基苯或联苯乙腈与二卤代烷反应生成的苯或联苯乙腈的衍生物；苯或联苯甲醛的衍生物和苯或联苯乙腈的衍生物通过Knoevenagel反应生成氰基二苯乙烯衍生物，该衍生物与(甲基)丙烯酸反应生成可聚合的手性发光液晶单体；单体可经自由基聚合得到以聚(甲基)丙烯酸为主链的聚合物，或与聚硅氧烷通过硅氢加成反应得到以聚硅氧烷为主链的聚合物。本发明所得聚合物具有液晶性、聚集诱导荧光增强性质和圆偏振发光性质，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于有机聚合物发光材料技术领域，具体涉及一种新型的侧链型手性发光液晶聚合物及其制备方法。

背景技术

发光体系发出具有差异性的左旋和右旋圆偏振光时，被称为圆偏振发光(CPL)，圆偏振发光不仅能很好的反映手性发光体系处于激发态时的结构信息，而且在不对称合成、3D显示、自旋信息通讯、信息存储与处理、CPL激光、生物/化学探针等领域均具有广阔的应用前景，因此近年来，圆偏振发光材料引起了人们极大的兴趣，成为有机发光功能材料领域一个新的研究热点。

通常情况下，圆偏振荧光材料由手性和发光两部分组成，生色团在手性基团的诱导下自组装形成螺旋结构，从而发射出圆偏振荧光。目前已经报道了多种构筑圆偏振荧光材料的方法，手性超分子自组装、手性非共价键诱导组装、螺旋型荧光聚合物和手性染料掺杂等。在手性染料掺杂体系中，将手性荧光分子掺杂至室温向列相液晶中形成胆甾相是一种常见的方法，获得的手性发光液晶体系能发射出高g_lum的圆偏振荧光，例如：成义祥课题组(Chemistry–A European Journal 24.48(2018):12607-12612.)将具有聚集诱导荧光增强(AIEE)特征的手性荧光分子联萘衍生物掺杂至向列相液晶E7中，成功的诱导了E7形成胆甾相，由于手性荧光分子和E7之间存在强的相互作用，在体系中发生螺旋自组装，进而发射出高g_lum(10^-1量级)的圆偏振荧光。将手性分子直接掺杂至向列相发光液晶中诱导其形成胆甾相液晶同样能发出高g_lum的圆偏振荧光，例如：Akagi等(Synthetic metals,2003,135:91-92.)将手性联萘衍生物掺杂至向列相荧光聚合物PPP-1和PPP-2中，发射的圆偏振荧光g_lum值为10^-1量级。由此可知，通过手性掺杂方式获得手性发光液晶来构筑圆偏振荧光材料的方法是完全可行的，这为我们从手性发光液晶的角度来制备圆偏振荧光材料提供了一种思路。

手性液晶由于其独特的光学性质如选择性反射、旋光性、圆二向色性和光电效应等而广受液晶领域研究者们的喜爱。常见的手性液晶主要有胆甾相液晶和手性近晶C相液晶，众所周知，液晶基元的空间螺旋排列是手性液晶具有的共同特征，再者，让生色团螺旋排列是获得圆偏振荧光材料的关键，因此，如果能设计合成一些发光的手性液晶分子，便可以构筑出新型的圆偏振荧光材料，例如：2012年Akagi等人(Journal of the AmericanChemical Society,2012,134(48):19795-19807.)报道了一种溶致型的胆甾相液晶聚合物(R)-/(S)-PA2，该聚合物在本体薄膜状态下能发射圆偏振荧光，其g_lum值高达10^-1。然而，许多传统的液晶基元却不能发光，利用这些液晶基元构筑出的手性液晶根本无法使材料发射圆偏振荧光，基于此，将发光性质引入液晶中，合理地设计发光液晶成为了通过手性发光液晶去构筑圆偏振荧光材料的关键之一，将具有AIE性质的发光基元引入手性液晶体系中，还能有效地避免聚集诱导猝灭效应(Aggregation-Caused Quenching,ACQ)，进而获得液晶态下能发出强圆偏振荧光的手性发光液晶。在目前报道的众多AIE发光液晶中，α-氰基二苯乙烯及其衍生物不仅合成简单，且兼具液晶性和聚集诱导荧光增强效应(AIEE)，在液晶态能发射较强的荧光，因此在本发明中被选作发光液晶基元使用。