【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发光材料，尤其涉及一种基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、在有机磷光材料的研究中，传统的有机磷光材料主要依赖于含有重金属(如铂、钌等)的配合物来实现高效的磷光发射。这些重金属配合物由于其较强的自旋轨道耦合效应，能够有效地促进系统间的交叉(isc)，从而提高三重态激发态的产生效率，实现高效的磷光发射。然而，这类材料的缺点包括成本高、合成复杂、毒性较大，以及在生物医学应用中潜在的生物不兼容性。
2、近年来，研究者们逐渐转向开发不含重金属的纯有机磷光材料(pure organicphosphorescence，pop)，这些材料在避免重金属的毒性和成本问题的同时，力求通过分子结构设计来实现长寿命磷光。然而，纯有机磷光材料通常面临着发光效率低、磷光寿命短以及在常温条件下容易被氧气和热量猝灭的问题。这些问题主要是由于以下原因导致的：(1)自旋轨道耦合弱：纯有机材料中，由于缺乏重金属元素，自旋轨道耦合效应较弱，导致系统间交叉(isc)效率低，从而限制了三重态激发态的生成和磷光发射。(2)三重态激发态稳定性差：纯有机材料的三重态激发态通常不稳定，容易受到分子内旋转或振动的影响，导致非辐射跃迁，从而降低了磷光效率和寿命。(3)环境敏感性高：纯有机磷光材料在常温下易受环境因素(如氧气、湿度、温度等)的影响，导致磷光被猝灭。因此，这类材料在空气中或生物体环境中难以维持长时间的磷光发射。
3、重金属配合物磷光材料(如铂配合物)通常由含有重金属元素(如铂、钌、铱等)的
4、纯有机磷光材料通过分子设计，如通过引入炔基苯等结构(如炔基苯类化合物)，尝试通过延迟荧光(如tadf)或磷光发射来提高光学性能。这些材料具有以下缺点：(1)发光效率低：由于自旋轨道耦合效应较弱，导致三重态激发态生成效率低，光学性能不如重金属配合物材料。(2)磷光寿命短：材料中的三重态激发态不够稳定，容易被热量或分子内运动猝灭。(3)环境敏感性：这些材料在空气中或生物体中容易被氧气猝灭，导致磷光的强度和寿命明显下降。
5、综上所述，现有技术中的重金属配合物虽然具有较高的发光效率，但在生物医学应用中存在成本高、毒性和生物兼容性差等问题。而纯有机磷光材料虽然避免了重金属的毒性问题，但在发光效率、寿命和环境稳定性上仍存在较大不足。这些问题主要源于现有材料在结构设计上无法同时兼顾高效磷光发射和环境稳定性，因此在实际应用中受到限制。
技术实现思路
1、针对现有技术中重金属配合物和纯有机磷光材料的缺点，本专利技术的目的是设计和开发一种新型的有机磷光材料，该有机磷光材料具有室温磷光效果，且能够同时兼顾高效磷光发射、长寿命和良好的环境稳定性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术的技术方案之一：
4、一种基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料，结构式如式1-2所示：：
5、
6、其中，r为直链烷基、支链烷基、环状烷基或苯环，且r含有或者不含有卤素取代基；r1为直链烷基、支链烷基、环状烷基、烷氧基、芳基或氢；x1为硫(s)、氧(o)或硒；x2为氧(o)、硫(s)或硒；ar1为芳香族环；ar2为氢或杂芳环。
7、进一步的，r为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基或苯环，且r含有或者不含有卤素取代基；r1为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、烷氧基、芳基或氢；x1为硫(s)、氧(o)或硒；x2为氧(o)、硫(s)或硒；ar1为苯环、吡啶、呋喃或噻吩；ar2为氢、咔唑、吲哚、苯并吡咯、喹啉或喹唑啉。
8、在本专利技术中，r和r1可以相同或不同，且当r1为烷氧基或芳基时，烷基链的非极性特性使其与非极性或低极性溶剂中的分子具有更强的溶剂化作用，使整体分子更容易被溶剂包裹并溶解。芳香环的引入可以扩展分子的π-共轭系统，降低分子的homo-lumo能级差，使电子跃迁(如π→π*跃迁)更容易发生，从而提升发光效率和红移发射波长。x1和x2分别表示硫、氧和硒，当二者为硒等等价杂原子时，由于不同的颠覆性引起的电子推拉效应可以调节分子的光学性能。ar1优选为苯环，ar1也可以是其他具有6π电子的芳香族环(如吡啶、呋喃、噻吩)，可以提高有机磷光材料的光学性能。ar2优选为咔唑，当其为其他杂环结构(如吲哚、苯并吡咯、喹啉、喹唑啉等)，芳香环可以通过影响分子的激发态特性(如单线态与三线态的比例或分裂能量)来调控磷光或延迟荧光性能。芳香环的刚性骨架可以减少分子在激发态的非辐射弛豫过程(如分子振动和转动耗散能量)，从而提高发光量子产率。可以进一步提升化合物的电子性质和光学性能。
9、更进一步的，所述基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料，选自以下结构：
10、
11、本专利技术通过分子结构设计，克服了现有纯有机磷光材料发光效率低、寿命短以及环境敏感性高的缺点，同时避免了重金属材料的毒性和生物不兼容性问题。本专利技术通过引入咔唑及其衍生基团，显著提升了材料的光学性能和应用价值，尤其在生物成像和光疗领域具有广泛的应用前景。因此，本专利技术在有机光电材料和生物医学材料领域具有重要的创新意义和实用价值。
12、本专利技术基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料在77k条件下可以表现出长达7.84ms的磷光寿命。
13、本专利技术的技术方案之二：
14、本专利技术还提供一种上述基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料的制备方法，选择含有x1和x2杂原子的化合物原料，通过酰氯化反应，将羰基或硫酰基引入芳香环骨架中，通过suzuki、stille或heck偶联反应，将ar1和ar2基团连接到核心分子结构中，经过结构修饰后得到所述基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料。
15、本专利技术基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料的核心骨架为二噻吡咯(dtp)，通过布克瓦尔德偶联反应与咔唑衍生物连接。咔唑基团包括咔唑(cz)、苯并[g]吲哚(g)或苯并[f]吲哚(f)。通过碳-碳键或碳-氮键与咔唑基团共价连接dtp核心的特定位点，以增强分子结构的稳定性和π-π堆积效应，从而提升光物理性能。
16、在上述基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料的制备方法中，使用的钯催化剂包括三(二亚苄基丙酮)二钯(pd2(dba)3)和适当配体(如四氟硼酸三叔丁基膦((tbu)3phbf4))。
17、在上述基于咔唑衍生物本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料，其特征在于，结构式如式1-2所示：
2.根据权利要求1所述的基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料，其特征在于，R为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基或苯环，且R含有或者不含有卤素取代基；R1为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、烷氧基、芳基或氢；X1为硫、氧或硒；X2为氧、硫或硒；Ar1为苯环、吡啶、呋喃或噻吩，且Ar1含有或者不含有卤素取代基；Ar2为氢、咔唑、吲哚、苯并吡咯、喹啉或喹唑啉。
3.根据权利要求2所述的基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料，其特征在于，选自以下结构：
4.一种权利要求1-3任一项所述的基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料的制备方法，其特征在于，选择含有X1和X2杂原子的化合物原料，通过酰氯化反应，将羰基或硫酰基引入芳香环骨架中，通过Suzuki、Stille或Heck偶联反应，将Ar1和Ar2基团连接到核心分子结构中，经过结构修饰后得到所述基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料。
...【技术特征摘要】
1.一种基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料，其特征在于，结构式如式1-2所示：
2.根据权利要求1所述的基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料，其特征在于，r为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基或苯环，且r含有或者不含有卤素取代基；r1为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、烷氧基、芳基或氢；x1为硫、氧或硒；x2为氧、硫或硒；ar1为苯环、吡啶、呋喃或噻吩，且ar1含有或者不含有卤素取代基；ar2为氢、咔唑、吲哚、苯并吡咯、喹啉或喹唑啉。
3.根据权利要求2所述的基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料，其特征在于，选自以下结构：
4.一种权利要求1-3任一项所述的基于咔唑衍生物修饰的二噻吡咯衍生物的有机磷光材料的制备方法，其特征在于，选择含有x1和x2杂原子的化合物原料，通过酰氯化反应，将羰基或硫酰基引入芳香环骨架中，通过suzuki、stille或heck偶联反应，将ar1和ar2基团连接到核心分子结构中，经过结构修饰后得到所述基...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐本忠，阿拉姆，赵征，邓子豪，张雨，
申请(专利权)人：香港中文大学深圳，
类型：发明
国别省市：
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