[发明专利]具有AIE效应的含氟萘酰亚胺蓝光荧光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了具有AIE效应的含氟萘酰亚胺蓝光荧光材料及其制备方法和应用，该含氟萘酰亚胺蓝光荧光材料以1,8‑萘二甲酰胺基团为荧光基团、以单氟取代苯基或多氟取代苯基为聚集诱导发光(AIE)调控单元和蓝光荧光波长调控单元，具有如所示的通式结构，其中R₁至R₅独立地为氟或氢，Ar选自本发明的萘酰亚胺蓝光荧光材料弥补萘酰亚胺类材料在蓝光区域的缺失，可以实现在381–473nm区间的荧光波长调制和400–500nm区间的聚集诱导发光特性，可用于荧光探针与生物成像、多光子吸收和有机电子领域。

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体涉及一类具有AIE效应的含氟萘酰亚胺蓝光荧光材料及其制备方法和应用。

背景技术

荧光猝灭现象(Aggregation-Caused Quenching，ACQ)是指有机发光分子在高浓度条件下激发态电子通过非辐射跃迁通道失活，降低发光效率的过程。随着有机光电子学的迅猛发展，有机电致发光器件、有机场效应器件、有机荧光探针与成像试剂等领域对聚集态下分子的发光性能提出越来越高的要求。近年来，聚集诱导发光(Aggregation-InducedEmission，AIE)材料的出现，极大地改善有机光电材料在上述器件中的性能，成为近年来有机光电材料发展的重要方向之一(Chemical Communications 2001(18):1740-1741.Accounts of Chemical Research 2019,52(9):2559-2570.Advanced Materials2020,32(36):2001457.)。

萘酰亚胺类荧光材料具有高荧光量子效率和双光子吸收特性，近年来在荧光探针、双光子、电致发光等领域得到长足发展，常见的萘酰亚胺类荧光分子因其强的分子内电荷转移能力，通常发光位于530–600nm的黄绿-橙光区域，且在聚集状态下容易出现强的聚集诱导荧光猝灭现象。上述问题极大地制约了其在生物荧光探针、生物荧光成像、双光子和电致发光功能膜中的应用范围(J Mater Chem C 2016,4(24):5696-5701.Dyes andPigments 2020,179:108431.)。近年研究表明：通过引入大位阻转子单元可以有效地改善其聚集状态。因此，在萘酰亚胺中通过三键和双键引入大位阻的芳香环结构已被证明是构建具有AIE性质的萘酰亚胺分子的可行方案(Mukherjee S,et.al.Chemistry–A EuropeanJournal 2014,20(26):8012-8023.Gopikrishna P,et.al.ACS Applied MaterialsInterfaces 2018,10(15):12081-12111.)。而上述设计策略大都依靠引入大的位阻单元实现，因此，现有的蓝光萘酰亚胺AIE分子大都结构复杂，分子量偏大，原子经济性较差。同时，由于蓝光材料是优异的能量给体，在OLED等领域具有极高的商业开发价值。因此，开发性能更加优异的蓝光萘酰亚胺聚集诱导发光材料具有重要意义。

2018年，有研究报道一类4-苯基-1,8-萘酰亚胺衍生物，其在水溶液和固态粉末下分别显示了480nm和500nm的天蓝光和绿光，且荧光量子效率较高，这一发现为开发小分子量的蓝光萘酰亚胺AIE材料提供契机(Dyes and Pigments 2018,148(Supplement C):99-107.)。在上述研究基础上，本发明通过在苯基不同位点上引入数量不同的氟原子，构建了一系列在蓝光到蓝紫光区域具有较高荧光量子效率和聚集态发光效率的萘酰亚胺聚集诱导发光材料，由于氟原子强疏水性质，根据引入氟原子个数与位置的差异可以筛选用于有机溶剂中微量水分检测的信号增强型荧光探针，目前未见相关技术公开报道。

发明内容

基于此，本发明提供一类具有AIE效应的含氟萘酰亚胺蓝光荧光材料，以1,8-萘二甲酰胺基团为荧光基团、以单氟取代苯基或多氟取代苯基为AIE调控单元和蓝光波长调控单元，其具有如化学式1所示的通式结构：