一种固态宽带红光发射有机发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种结构如式I所示的双功能固态宽带红光发射有机发光材料及其制备方法，本发明专利技术通过将哌啶酮和氟代苯基吲哚功能性结构单元通过多烯桥键相结合，形成了新型具有上转换荧光特性的固态宽带红光发射哌啶酮类有机发光材料。本发明专利技术所提供的双功能固态宽带红光发射有机发光材料具有固态宽带红光发射及上转换荧光特性，分子结构稳定，功能多样，使用方便，实用性强。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及有机发光材料
，具体涉及一种固态宽带红光发射有机发光材料及其制备方法。
技术介绍
：有机发光材料广泛应用于有机荧光传感器、有机光电子器件、生物荧光成像等多个领域，其最为突出的特点就是能够将所吸收的各种形式的能量转变为光辐射。有机发光材料开发需要解决的关键问题之一就是如何改进有机材料的固态发射性能，因为多数情况下，尽管有机发光材料在稀溶液中显示出强的荧光，但在固态或聚集态时常常发生荧光猝灭，则仅有较弱的荧光或几乎不发光，从而限制了有机发光材料的应用。因此，迫切需要开发高效、价廉、波长可调、多功能、性能优异的固态荧光发射有机发光材料，以满足当前众多
的需求。作为最重要的发光材料之一，红及红外荧光材料(红光及红外光发射的荧光材料)的研发一直备受研发人员的关注。这主要基于以下原因：(1)红光发射材料是彩色和白光发光器件所需的三基色(RGB)之一；(2)红及红外荧光材料在生物医学分析方面具有明显优势，因为红及红外长波光子不易被细胞吸收，因此对细胞光毒性小，易穿透生物组织，且荧光背景低；(3)红色荧光材料可作为转光材料应用于农业及材料科学领域。如，在农用地膜中加入红光转光剂，能够将对植物有害的紫外光转换为对植物光合作用非常重要的红光，达到增产增收。上转换荧光材料能够在长波(如红外光)激发下发射出可见光，甚至紫外光，即长波激发，短波发射。这种材料因具有发光性质稳定、生物毒性低、荧光信噪比高等优势，在光纤通讯技术、纤维放大器、三维立体显示、生物分子荧光标识、红外辐射探测及太阳能电池等领域具有广泛的应用前景，尤其在疾病诊断、生物细胞成像和防伪技术等方面具有更为重要的现实意义。尽管目前人们在上述领域进行了大量研究，并取得了较大进展，但是仍存在红及红外光荧光材料的种类较少、合成复杂且成本高、效率较低、易发生荧光猝灭、化学稳定性和荧光稳定性差、背景荧光干扰严重以及生物毒性高等诸多问题。特别是，许多有机荧光材料往往并不具备上转换荧光特性和固态发射特性。因此，研究开发性能优异的红及红外光(红光及红外光)有机发光材料是当前光电材料和生物医学分析领域研究的一个极为重要的课题，并具有广阔的应用前景。中国专利CN104535552A公开了3-(3-(4-氟苯基)-1-异丙基-1H-吲哚-2-基)丙烯醛的在pH荧光探针和细胞成像中的应用，该化合物的发射波长为528nm，为绿色荧光发射。但该专利技术所涉及的化合物仅限于3-(3-(4-氟苯基)-1-异丙基-1H-吲哚-2-基)丙烯醛本身，更多关注的是该化合物的在pH荧光探针方面的应用研究，未涉及该化合物及其衍生物作为新型有机发光材料的研究，特别是未涉及红色上转换发光材料及应用的内容。最近，我们研究组在专利CN105001141A中公开了一种氟代苯基吲哚类化合物的合成方法及在发光材料方面的应用，这种材料具有红色上转换特性，可作为上转换荧光材料使用。但是，该研究工作十分有限，仅开发了一种化合物，仅限于环己酮类化合物，更未涉及固态荧光发射特性和活细胞成像的应用研究。因此，仍存在品种少、功能单一，环己酮结构作用靶点少、结构可修饰性差等许多不足之处，急需做进一步开发研究。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种固态宽带红光发射有机发光材料，以3-(3-(4-氟苯基)-1-异丙基-1H-吲哚-2-基)丙烯醛为原料，通过多烯酮结构单元将两个氟代苯基吲哚功能基相连，形成了具有上转换荧光特性的固态宽带红光发射哌啶酮类有机发光材料。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种结构如式I所示的双功能固态宽带红光发射有机发光材料：本专利技术的双功能固态宽带红光发射有机发光材料的合成路线如下：本专利技术的双功能固态宽带红光发射有机发光材料的制备方法，由3-(3-(4-氟苯基)-1-异丙基-1H-吲哚-2-基)丙烯醛(化合物II)与4-哌啶酮(化合物III)在碱性或酸性条件下经缩合反应得到。碱性条件下制备方法如下：将摩尔比为1:2～2.2的4-哌啶酮(化合物III)和3-(3-(4-氟苯基)-1-异丙基-1H-吲哚-2-基)丙烯醛(化合物II)溶于甲醇或乙醇中，快速搅拌下滴加质量分数为15～20％的碱溶液，在室温下搅拌反应10～15小时，将反应液倾入水中，快速搅拌下用乙酸中和至中性，静置，所得固体物质经后处理得到目标产物。酸性条件下制备方法如下：将摩尔比为1:2～2.2的4-哌啶酮(化合物III)和3-(3-(4-氟苯基)-1-异丙基-1H-吲哚-2-基)丙烯醛(化合物II)溶于无水甲醇或无水乙醇，快速搅拌下滴加饱和氯化氢冰乙酸溶液，在搅拌下回流反应6～8小时，冷至室温之后，快速搅拌下将反应液倾入150毫升冰水中，并用质量分数为15～40％的碱溶液中和至中性，静置，所得固体物质经后处理得到目标产物。所述碱溶液优选为氢氧化钾水溶液或氢氧化钠水溶液或氨水。本专利技术还保护所述双功能固态宽带红光发射有机发光材料的应用，所述双功能固态宽带红光发射有机发光材料作为有机发光材料应用在发光器件、光伏电池、激光染料、荧光敏感、防伪技术、三维立体显示、生物医学分析等领域；所述双功能固态宽带红光发射有机发光材料作为有机发光材料和上转化荧光材料的应用，用于活细胞成像，特别是肿瘤细胞成像。本专利技术通过将哌啶酮和氟代苯基吲哚功能性结构单元通过多烯桥键相结合，形成了新型具有上转换荧光特性的固态宽带红光发射哌啶酮类有机发光材料。本专利技术所提供的双功能固态宽带红光发射有机发光材料具有固态宽带红光发射及上转换荧光特性，分子结构稳定，功能多样，使用方便，实用性强。本专利技术的双功能固态宽带红光发射有机发光材料在溶液中和固态时均具有荧光特性。在二氯甲烷溶液中，其最大发射波长为579nm，为黄光发射；在固态时，分子表现出宽带发射特性，其最大发射波长为643nm，分子发射出非常强的红色荧光。本专利技术的双功能固态宽带红光发射有机发光材料具有良好的上转换荧光特性。在800nm激光激发下，在二氯甲烷溶液中，分子发射出强的红色上转换荧光，其上转换发射峰位于619nm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如于：(1)本专利技术所提供的双功能固态宽带红光发射有机发光材料具有较大的D-π-A-π-D型共轭体系，能够产生极为有效的分子内电荷转移，有利于增强有机材料的发光性能。(2)双功能固态宽带红光发射有机发光材料分子中哌啶酮结构单元和异丙基的存在，降低了分子的共平面性，增加了分子的空间位阻，因此能有效减少高浓度时或固态情况下分子间的相互作用，从而防止产生浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构如式I所示的双功能固态宽带红光发射有机发光材料：

【技术特征摘要】
1.一种结构如式I所示的双功能固态宽带红光发射有机发光材料：
2.一种权利要求1所述的双功能固态宽带红光发射有机发光材料的制备方法，其特征
在于，由3-(3-(4-氟苯基)-1-异丙基-1H-吲哚-2-基)丙烯醛与4-哌啶酮在碱性或酸性条件
下经缩合反应得到；
碱性条件下制备方法如下：将摩尔比为1:2～2.2的4-哌啶酮和3-(3-(4-氟苯基)-1-异
丙基-1H-吲哚-2-基)丙烯醛溶于甲醇或乙醇中，快速搅拌下滴加质量分数为15～20％的碱
溶液，在室温下搅拌反应10～15小时，将反应液倾入水中，快速搅拌下用乙酸中和至中性，
静置，所得固体物质经后处理得到目标产物；
酸性条件下制备方法如下：将摩尔比为1:2～2.2的4-哌啶酮和3-(3-(4-氟苯基)-1-异
丙基-1H-吲哚-2-基)丙烯醛溶于无水甲醇或无水乙醇中，快速搅拌下滴加饱和氯化氢冰乙
酸溶液，在搅拌下回流反应6～8小时，冷至室温之后，快速搅拌下将反应液倾入冰水中，并
用质量分数为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：马艳芳，陈智勇，孙一峰，叶小机，汪昭玮，张译方，柳亚玲，牟德海，
申请(专利权)人：中国广州分析测试中心，
类型：发明
国别省市：广东;44