[发明专利]一种具有室温磷光的有机物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了三种基于咔唑‑邻苯二甲酰亚胺基的化合物，通过在分子中引入羰基和杂原子，有效的提高了系间窜越的能力，同时通过异构体效应和取代基效应，制备了一类纯有机小分子室温磷光材料，并开发出了相关应用。这三种材料具有如下特点：(1)合成方法简单、涉及的反应绿色且高效；(2)本发明得到的三种分子拥有室温磷光的性质，可以在移除激发光源后还能发光一段时间；(3)本发明的分子由于室温磷光的特性在作为信息防伪和传感方面有潜在的应用。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种具有室温磷光的有机物及其制备方法和应用。

背景技术

有机室温磷光材料，是一种关闭了激发光源后，还能发光一段时间的材料，长余辉材料在光电器件、信息加密、生物检测与治疗、日常标识等方面都显示出了巨大的潜力。但磷光是三重态发光，由于三重态到基态自旋禁阻，大多数的三重态能量以振动弛豫的形式被消耗。为了增加磷光发光的效率，不得不引入重原子等有毒且危害环境的元素，极大限制了其应用。1978年Bilen等人报道了晶态下的咔唑，二苯并噻吩，二苯并呋喃和联苯等纯有机分子具有室温磷光效应。室温磷光的出现极大的拓展了长余辉的应用范围，此后也吸引了越来越多的科学家对它的性能及机理的研究。

当有机分子吸收了一部分的能量时，基态的电子被激发到了高单重态，再通过内转换或振动弛豫到第一单重态，大多数分子只会从单重态辐射跃迁至基态发出短寿命的荧光，一般有机分子轨道是自旋禁阻的，很难从单重态系间窜跃至三重态，三重态的激子大都以非辐射跃迁回到了基态，导致了大量能量损耗。而近些年，科学家通过不断地研究有了突破性的成果，出现了大量的纯有机分子室温磷光。那么为了实现室温磷光，需要解决两个关键因素，一是提高系间窜越速率，其二是抑制三线态激子向基态的非辐射跃迁。为了解决这两个问题，科学家进行了长期的研究并提出了在室温下获得室温磷光的策略，包括引入杂原子、构成主客体系统、形成聚集体，合成金属有机框架等方法。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种室温磷光材料及其制备方法和应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种室温磷光材料，以咔唑取代的邻苯二甲酰亚胺为母体，其化学结构式依次如式A01-式A03所示：

本发明化合物A01和A03的合成方法：

将B01和R-NH₂按照1:1.2的摩尔比投入反应瓶中，R可为金刚烷基或苯基，加入冰醋酸加热回流12小时。

接着通过乌尔曼反应将B02与咔唑按照1:1.5摩尔比反应，使用碘化亚铜、磷酸钾和1,2-二甲基环己二胺为催化剂和配体，以甲苯为溶剂在120℃下反应12小时得到A01以及A03。

反应结束后所得的反应液通过萃取，薄层色谱板(TLC)分析，使用柱层析色谱分离纯化，并最终重结晶进一步纯化。

本发明化合物A02的合成方法：

将B03和金刚烷胺按照1:1.2的摩尔比投入反应瓶中，加入冰醋酸加热回流12小时得到中间体B04。

接着使用乌尔曼反应使用B04与咔唑按照1:1.5摩尔比反应，使用醋酸钯、叔丁醇钠以及三叔丁基磷四氟硼酸盐作为催化和和配体，使用甲苯为溶剂在120℃下反应12小时得到A02。

反应结束后所得的反应液通过萃取，薄层色谱板(TLC)分析，使用柱层析色谱分离纯化，并最终重结晶进一步纯化。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：