[发明专利]一种主客体作用介导的双态发光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种主客体作用介导的双态发光材料及其制备方法。双态发光是指材料在溶液态和固态下均可光致发光。本发明设计合成了一种四苯基乙烯桥连的双芳基吡啶盐客体G，由于其结构的刚性，其能与CB[8]以“双主双客”的模式结合。这种结合则赋予了该主客体络合物特别的发光机制，使其在溶液态和固态下均具有强烈荧光发光。本发明提供的超分子双态发光材料具有如下优点：制备简单、可模块化合成；发光体为主客体络合物，可动态调控；该材料发光状态范围广，能在稀溶液、浓溶液、固态和晶态等聚集态下均发光，绿色环保。

技术领域

本发明涉及有机光致发光材料技术领域，尤其涉及一种主客体作用介导的双态发光材料及其制备方法。

背景技术

2021年，Braulio Rodríguez-Molina等人在Matter杂志上发表题为“Onemolecule to light it all:The era of dual-state emission”的观点文章(Matter2021,4,2622-2624.)，认为“双态发光的时代”已经到来。人们把这种既能在稀溶液，也能在聚集态下发光的分子称为双态发光(Dual-state emission,DSE)分子。传统的有机荧光分子要么是聚集导致淬灭(aggregation-caused quenching,ACQ)型的，如荧光素、芘、萘/苝酰亚胺衍生物等，要么是聚集诱导发光(aggregation-induced emission,AIE)型的，如六苯噻咯、四苯乙烯、氰基苯乙烯衍生物等。这两类荧光团有各自的优缺点，ACQ型分子只能在稀溶液中高效发光，一旦聚集，会因π-π堆积作用而发生荧光淬灭；AIE型分子则只在聚集态下发光，在稀溶液中没有荧光。因此，考虑能否创制出一种有机物，使其既能在稀溶液中发光，也能在聚集态下发光。近十年来，科学家们通过精心设计，开发了一系列DSE分子。

然而，为了调和有机分子结构的共轭效应、刚性、推拉电子效应以及扭曲构象等因素以促使其双态发光，以往设计出来的DSE分子往往结构复杂、合成难度高。且其制备方法不具有通用性，无法推广。再者，这些分子往往缺乏响应基团，无法对环境进行刺激响应。此外，这些有机分子往往难溶于水，无法进行生物应用。这些缺点大大限制了目前的DSE材料的应用。基于此，如何设计结构简单、可模块化定制合成、且构筑方法具有普适性的动态DSE材料是目前亟需解决的关键科学问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种基于CB[8]介导的双态发光材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种主客体作用介导的双态发光材料，双态发光材料以CB[8]作为主体，以四苯基乙烯衍生物G作为客体，在水溶液中自组装形成具有双态发光特性的络合物G-CB[8]。

优选的，四苯基乙烯衍生物G的化学结构如式I：

CB[8]的结构如式II：

优选的，四苯基乙烯衍生物G为反式异构体。

优选的，CB[8]和所述四苯基乙烯衍生物G的络合比为1:1。

优选的，络合物G-CB[8]的主客体结合模式为双主双客型，络合物G-CB[8]中含两分子四苯基乙烯衍生物G和两分子CB[8]。

优选的，水溶液中，四苯基乙烯衍生物G和CB[8]的浓度均为0～1mM。

优选的，络合物G-CB[8]的发光发轫于分子层次，导致络合物G-CB[8]在溶液和固态下均能发光。

优选的，双态发光材料具有竞争客体刺激响应：向络合物G-CB[8]中加入竞争客体，双态发光材料的荧光发生猝灭，竞争客体包括二甲基金刚烷胺。