[发明专利]一种螺环联咪唑分子、其制备方法和应用

说明书

本发明专利公开了一种新型螺环结构的联咪唑分子以及相关衍生物的制备方法和应用。以二苯甲酮或者及其衍生物为原料，通过Corey‑Fuchs反应制备得到其相应的二溴芳环烯烃产物；然后与邻‑甲醛苯硼酸发生Suzuki反应，得到偕位‑邻位醛基取代四芳基乙烯；再与苯偶酰或者及其衍生物在乙酸、乙酸铵中发生Leuckart反应得到偕位‑邻位四苯基乙烯‑三苯基咪唑；最后在K₃Fe(CN)₆/KOH的氧化下，经过自由基环化加成得到所述的螺环联咪唑分子。这一类分子在低温下(77K)表现较长寿命(1.6秒)的磷光发光行为。这一类3D螺旋型分子有可能为制备长寿命的室温磷光有机小分子材料提供指导。

技术领域

本发明属于有机合成领域，更具体地，涉及一种新型螺环联咪唑有机小分子、其合成方法以及应用。

背景技术

有机光致变色材料种类繁多，其中包括以联咪唑(hexaarylbiimidazole，简称HABI)为母体的光照产生自由基的新型分子开关。传统的联咪唑分子设计，由于光照后两分子咪唑自由基相互分离，其褪色慢，抗疲劳性能差，无法实际应用。近几年，采用桥联分子设计得到的分子内桥联改性联咪唑分子被证明有极快的褪色速率(J.Am.Chem.Soc.2004,126,6526-6527；J.Am.Chem.Soc.2009 131,4227–4229；J.Am.Chem.Soc.2014,136,3796-3799；J.Am.Chem.Soc.2015,137,4952-4955)以及反常的负光致变色效应(J.Am.Chem.Soc.2013,135,3164-3172)，立即引起了研究者极大的兴趣。而四苯基乙烯(tetraphenylethene，简称TPE)作为聚集诱导发光(Aggregation InducedEmission，简称AIE)的明星分子成为了当前固态发光研究的热门(J.Mater.Chem.,2012,22,23726；Chem.Soc.Rev.,2011,40,5361；Chem.Rev.,2015,115，11718)。据此，利用四苯基乙烯聚集诱导发光的特点，以及联咪唑的分子内桥联设计，有希望得到同时具备快速褪色、聚集诱导发光的荧光分子开关，有希望运用于超分辨成像领域。另一方面，基于联咪唑的光致变色以及荧光开关材料已经陆续被报道，然而到目前为止，具备长寿命磷光发光的联咪唑分子却没有报导。因此，开发具备磷光发光的分子开关有希望在磷光分子开关领域取得新的突破。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种螺环联咪唑分子、其合成方法以及应用，其目的在于通过偕位交叉偶联合成手段，制备得到一类新型具有螺环结构的联咪唑有机小分子，其在低温下具有非常长的磷光发光持续时间，应用于磷光发光材料，由此解决现有技术缺乏磷光发光的联咪唑分子的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种螺环联咪唑分子，所述螺环联咪唑分子具有如式(一)所示的分子结构式

其中，X为H、O、S、SO₂或Se；R₁为H、F、Cl、Br、I、N(CH₃)₂或O(CH₂)nCH₃；R₂为H、F、Cl、N(CH₃)₂或O(CH₂)nCH₃，n为0～7的整数。

优选地，所述X为H,S或O，R₁为H或OCH₃，R₂为H,OCH₃,F或Cl。

优选地，所述的螺环联咪唑分子，其在温度为77K时磷光发光时间长达1.6秒。