[发明专利]一类硼氮杂苯并联噻吩衍生物、共轭高分子聚合物及其制备方法和氟离子检测应用

说明书

本发明公开了一类硼氮杂苯并联噻吩衍生物、共轭高分子聚合物及其制备方法和氟离子检测应用，属于荧光化合物的制备及其荧光探针制备技术领域。本发明公开的BNDT衍生物是利用BN单元的引入造成联噻吩化学位点活性的不同而发展的，基于不同的反应中间体(溴代与硼酸酯基团化产物)，本发明通过操作简便、反应条件温和的方法成功合成了所述硼氮杂苯并联噻吩小分子及聚合物，对硼氮杂环的选择性后期功能化和新型光电材料的设计合成具有重要意义。本发明通过不同的交叉偶联反应成功地实现了硼氮杂苯并联噻吩小分子的选择性后期功能化，发展了一系列BNDT衍生物。此类BNDT衍生物的探究进一步丰富了氟离子检测荧光探针的种类，促进了新型化学传感的发展。

技术领域

本发明属于荧光化合物的制备及其荧光探针制备技术领域，具体涉及一类硼氮杂苯并联噻吩衍生物、共轭高分子聚合物及其制备方法和氟离子检测应用。

背景技术

由于第三主族硼原子固有的缺电子属性，含硼p-π共轭多环芳烃(PAHs)可作为理想的电子受体材料而被广泛关注，但因P轨道的存在它们具有较高的反芳香性，对水氧极为敏感，合成性质稳定的含硼化合物还存在很多困难。大量研究表明，硼氮键(BN)的形成不仅能够稳定硼原子，还可以有效地调控共轭分子的能级和分子间作用。作为碳碳键的等电子体，当向p-π共轭多环芳烃中引入硼氮单元后，分子将表现出独特的光电性质。自Dewar等人于上世纪五六十年代合成一系列硼氮杂多环芳烃(PAHs)以来，有关硼氮共轭杂环的研究已经取得了很大的进展，可广泛应用于有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳能电池及化学传感等方面。值得注意的是，以苯环结构为主的硼氮杂PAHs不易进行结构的修饰，很难在BN单元引入后实现分子定向的功能化，我们曾以价格昂贵的2,2'-二溴-4,4'-二碘联苯为原料，实现了对9,10-硼氮杂菲小分子共轭结构的拓展，但在功能化的过程中操作复杂，成本消耗大，极大地限制了硼氮化合物种类的拓展和实际的应用。

与含苯环结构为主的PAHs相比，噻吩类衍生物因其具有更窄的能隙、更高的电子迁移率、容易进行化学位点修饰等特点而备受青睐。因此将噻吩基团与硼氮分子相结合，发展具有可后期功能化的噻吩稠合硼氮杂PAHs成为了人们关注的热点问题。通过分子内串联亲电硼化反应，Perepichka课题组及Feng课题组合成了一系列含噻吩单元的硼氮杂PAHs，并深入地研究了此类化合物结构与性质的构效关系。近年来，Pei课题组在以噻吩硼氮杂环为基础的光电材料领域做出了杰出的贡献。研究证明，噻吩稠合的硼氮分子种类繁多，不仅具有独特的光学性质和电子传输能力，还可通过简单的溴化及碳碳偶联反应实现官能团的修饰，以期调控分子的带隙和发光颜色，具有潜在的应用价值。然而，关于噻吩硼氮分子的选择性后期功能化的报道依然很少见，尽管可以利用溴化反应对噻吩硼氮分子进行化学位点的修饰，但这种修饰往往发生在固定的化学位点上，在某种程度上阻碍了噻吩硼氮杂环选择性后期功能化的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一类硼氮杂苯并联噻吩衍生物、共轭高分子聚合物及其制备方法和氟离子检测应用。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一类硼氮杂苯并联噻吩衍生物小分子(BNDT)，该硼氮杂苯并联噻吩衍生物小分子BNDT的结构如下，包括两种结构：

其中，

本发明还公开了基于上述硼氮杂苯并联噻吩衍生物小分子的两种不同结构共轭高分子聚合物，该共轭高分子的结构如下式：

其中，n为≥2的正整数。

优选地，包括2种共轭高分子聚合物，分别为P1和P2，具体结构如下：

其中，n为≥2的正整数。

本发明还公开了上述硼氮杂苯并联噻吩小分子的合成方法，包括以下步骤：