[发明专利]一种多刺激‑响应有机小分子发光材料及制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于智能材料技术领域，具体涉及一种多刺激-响应有机小分子发光材料及制备与应用。

背景技术

“智能材料”是一种能感知外部刺激(比如外力，温度，湿度，酸碱度，电场，磁场等)，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。因此，智能材料又称为刺激-响应材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。因此对智能材料的研发具有十分重要的意义。

刺激-响应发光材料是一类对外界刺激产生发光颜色变化响应的新型智能材料。固态下的发光材料的荧光特性与其分子堆积排列方式、构象、分子间的相互作用有着紧密的联系。因此通过摩擦、机械研磨、粉碎、压延等外力以及温度等作用改变分子堆积和构象以及分子间的相互作用(如分子间氢键、偶极矩、π-π作用力)，实现晶态与无定形态或者不同晶型之间的相互转化，就能够导致其发光颜色发生变化。根据这一特性，刺激响应发光材料在传感器、信息存储设备、商标防伪等领域有着重要的潜在应用。近年来，受到了人们极大的关注。

但是目前关于刺激-响应发光材料的报道依然非常稀少。从总体上看，各类已报道的刺激-响应发光化合物之间基本上没有多大的关联性，基本上属孤立事件，尚没有规律可以用于该类发光化合物的设计。基于此，为刺激-响应发光材料提供一个简单可行有效的设计策略，研究开发新型刺激-响应材料具有十分重要的学术研究意义与巨大的经济价值。

吩噻嗪衍生物存在两种不同的杂化方式，因此存在两种较稳定的构象，从而体现出双荧光特性。由于两种构象的基态能量相近，理论上，两种构象可以通过外界的刺激作用相互转化。这使得吩噻嗪衍生物发光材料具有刺激-响应特性成为可能。

发明内容

基于以上现有技术，本发明的首要目的在于提供一种多刺激-响应有机小分子发光材料。该多刺激-响应有机小分子发光材料基于吩噻嗪衍生物的双荧光特性，为刺激-响应发光材料提供一个简单可行有效的设计策略。

本发明的另一目的在于提供上述多刺激-响应有机小分子发光材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述多刺激-响应有机小分子发光材料在力、温度、酸碱度等传感器中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种多刺激-响应有机小分子发光材料，所述材料具有如下P1n或P2n所示的化学结构式：

其中，Ar表示以下(1)～(7)中任意一种类型的芳香基团：

优选地，所述多刺激-响应有机小分子发光材料具有如下P1～P14中任一项所示的结构式：

上述多刺激-响应有机小分子发光材料的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)制备以下1～6任一项所述的中间体或使用4-溴二苯甲酮，

(2)将步骤(1)的中间体或4-溴二苯甲酮与吩噻嗪或N-对苯硼酸基吩噻嗪反应，得到所述多刺激-响应有机小分子发光材料。

上述多刺激-响应有机小分子发光材料在力、温度、酸碱度等传感器中的应用。

所述应用基于的原理是：本发明所得多刺激-响应有机小分子发光材料所含吩噻嗪衍生物结构具有两种不同的杂化方式，因此存在两种较稳定的构象，从而体现出双荧光特性；分子在力、温度、酸碱度等外在刺激作用下会发生两种构象之间的相互转化，从而发光颜色发生变化，可应用于力、温度、酸碱度等传感器。

本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：

(1)本发明的多刺激-响应有机小分子发光材料基于吩噻嗪衍生物双荧光的特性，其结构单一，分子量确定，合成方法简单，便于提纯，多次合成再现性好；

(2)本发明的多刺激-响应有机小分子发光材料基于吩噻嗪衍生物双荧光的特性，具有较低的玻璃化转变温度，大大提高了其刺激-响应的灵敏性；

(3)本发明的多刺激-响应有机小分子发光材料具有聚集诱导增强发光(AIE)特性；

(4)本发明的多刺激-响应有机小分子发光材料的变色原理是两个不同构象之间的转换，不是分子间的作用力和堆积方式的影响，使得其具有多刺激-响应的特点；