有机发光团制造技术

本发明专利技术涉及一类具有聚集诱导发光(AIE)特性的小分子化合物。该化合物包括具有阴离子‑π

Organic luminescent group

The invention relates to a small molecular compound with aggregation induced luminescence (AIE) characteristics. The compound comprises an anion \u2011 \u03c0

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有机发光团
本主题大体上涉及一系列具有聚集诱导发光特性的化合物以及它们在生物成像、电致发光器件和/或3D打印中的应用。
技术介绍
有机发光团在例如包括电致发光器件、光电器件、化学传感器和生物传感器的诸多应用中是有效用的。但是，传统有机发光团的应用受到聚集引起淬灭(ACQ)效应的极大限制。传统有机发光团在稀溶液中发光较强，但在聚集时的高浓溶液中或在固态时发光较弱甚至不发光。因为ACQ效应对实际应用是不利的，所以为了避免传统发光团的聚集，采取了许多步骤，包括化学反应、物理方法和/或工程过程。可惜的是，这些方法的成效有限。2001年，介绍了一组螺旋桨构型的发光团，该发光团在溶液状态下不发光，但在聚集态或固态时发光较强。这种现象称为聚集诱导发光(AIE)。自此之后，开发了诸如硅杂环戊二烯、四苯乙烯(TPE)和四苯基吡嗪(TPP)之类的AIE母核。基于这些AIE母核，构造了许多具有不同官能团和多种应用的AIE发光团(AIEgens)。然而，目前的AIEgens(特别是在作用机制和应用方面)存在一定的局限性。例如，基于硅杂环戊二烯、TPE和TPP母核的许多AIEgens为既不带负电荷也不带正电荷的中性分子。同样地，这些化合物在水溶液中可展现出较差的溶解性，这可限制它们作为化学和生物探针的应用。虽然通过结构改性可获得一定程度的水溶性，但是对于这种改性的必需的合成过程可能是繁琐并且耗时的。基于上述方面，光稳定性良好并且易于制备和功能化的新AIE母核是非常必要的。近年来，具有室温磷光(RTP)的发光团由于较长寿命的三重态引起了广泛关注，这使得在电致发光器件中RTP发光团比荧光剂更有效。此外，RTP发光团(作为造影剂)能够避免具有短寿命的细胞自发荧光带来的干扰，从而更好的监测各种细胞现象。由于三重激子对氧、温度和水的选择性，在生物乏氧成像，温度、湿度和离子传感，文件防伪以及光学记录中RTP发光团也有应用。目前，RTP磷光体通常局限于无机或有机金属配合物，这是昂贵、可加工性差并且对环境有毒和有害的。纯有机RTP磷光体由于其价格低廉、分子多样性、易于功能化并且可加工性强更受欢迎。过去，纯有机发光团非常难以获得。这是因为这种发光团的自旋-轨道耦合(SOC)可能是无效的，并且非辐射衰变较快。到目前为止，仅开发了少数种类的纯有机发光团，并且主要包括酮类、咔唑类和硼酸类，这些全部为共价化合物。照明在普通家庭的能量消耗中的占比约为12％。对于商业建筑，照明的能量消耗百分比增加至30％；因此高效照明设备的开发对于节约能源非常必要。与那些提供单色光的材料相比，白色有机发光的发光团具有更高的能量转换效率、更长的寿命和更低的热值。目前报道的大多数白色有机发光材料通常包含具有两种互补色(蓝色和黄色)或者三原色(蓝色、绿色和红色)的多组分的组合物。与这些多组分的发光体相比，有机单分子白光发光体(OSMWLEs)表现出优异的性能，诸如无相分离、无色彩老化、良好的重现性、更好的稳定性以及简单器件制造工序之类。然而，过去OSMWLEs或具有两种合适发光的单一分子的开发面临着许多挑战。目前，根据两种发光带的来源，OSMWLEs可分为三类，包括：(1)纯荧光OSMWLEs，诸如单体/基态原子体系、激发态分子内质子转移体系、即时/延迟荧光体系以及依赖构型的发光体系；(2)杂合荧光和磷光OSMWLEs；以及(3)纯磷光OSMWLEs。由于RTP发光团的限制，基于磷光发光体的OSMWLEs是最近发展的一类。因此急需一种新的手段来制备用于OSMWLEs的应用的RTP材料。因此，有机发光团克服这些挑战是非常值得期待的。
技术实现思路
本主题考虑了具有聚集诱导发光(AIE)特性的小分子化合物。本专利技术的化合物包括具有阴离子-π+相互作用的有机芳族盐。在一些实施方案中，阴离子-π+相互作用可包括重原子-阴离子-π+相互作用。该重原子阴离子可包括(例如)溴或碘。该化合物可为水溶性。该化合物可用作用于生物成像的探针、用作用于电致发光器件的室温发光团，和/或在白色有机发光中的应用。在一个实施方案中，化合物具有的骨架结构式选自由以下结构式组成的组：其中，Ar1、Ar2、Ar3、Ar4和Ar5各自独立地为芳基、杂芳基或杂环基，芳基、杂芳基或杂环基为未被取代的或被选自由以下基团组成的组中的一个或多个取代基取代：H、F、Cl、Br、I、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、羧基、氨基、磺酸基、烷硫基、烷氧基、其中X-选自由以下基团组成的组：PF6-、BF4-、SbF5-、CH3COO-、CF3COO-、CO32-、SO42-、SO32-、CF3SO2-、TsO-、ClO4-、F-、Cl-、Br-、I-、(F3CSO2)N-和PO43-；其中R选自由以下基团组成的组：H、F、Cl、Br、I、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、羧基、氨基、磺酸基、烷硫基、烷氧基；以及其中Z为C、N、O或S，条件是当骨架结构式为时，Ar2、Ar3和Ar4中至少一者不为未被取代的苯基。在进一步的实施方案中，化合物具有的骨架结构式选自：其中R1、R2、R3、R4和R5各自独立地选自由以下基团组成的组：H、F、Cl、Br、I、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、羧基、氨基、磺酸基、烷硫基、烷氧基、其中X-选自由以下基团组成的组：PF6-、BF4-、SbF5-、CH3COO-、CF3COO-、CO32-、SO42-、SO32-、CF3SO2-、TsO-、ClO4-、F-、Cl-、Br-、I-、(F3CSO2)N-、PO43-，其中R选自由以下基团组成的组：H、F、Cl、Br、I、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、羧基、氨基、磺酸基、烷硫基、烷氧基；以及其中Z为C、N、O或S，条件是当骨架结构式为时，R2、R3和R4中至少一者不为H。在一个实施方案中，化合物选自：附图说明现将用参照附图详细描述各种实施方案。图1示出了TriPO-N在乙醇中的吸收光谱。图2示出了TriPO-N在具有不同己烷分数(fH)的THF/己烷混合物中的PL光谱(在350nm处激发)。图3示出了在365nm的UV照射下，TriPO-N在具有不同fH的THF/己烷混合物中的荧光照片(浓度：10μM)。图4示出了TriPO-N的相对PL强度(I/I0)与THF/己烷混合物的组成的关系图。I0＝在纯THF中的PL强度。图5示出了TPO在乙醇中的吸收光谱。图6示出了TPO在具有不同己烷分数(fH)的THF/己烷混合物中的PL光谱(在350nm处激发)。图7示出了在365nm的UV照射下，TPO在具有不同fH的THF/己烷混合物中的荧光照片(浓度：10μ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化合物，该化合物具有的骨架结构式选自由以下结构式组成的组：/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170526 US 62/603,333;20180226 US 62/710,6811.一种化合物，该化合物具有的骨架结构式选自由以下结构式组成的组：



其中Ar1、Ar2、Ar3、Ar4和Ar5各自独立地为芳基、杂芳基或杂环基，所述芳基、杂芳基或杂环基为未被取代的或被选自由以下基团组成的组中的一个或多个取代基取代：H、F、Cl、Br、I、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、羧基、氨基、磺酸基、烷硫基、烷氧基、






其中X-选自由以下基团组成的组：PF6-、BF4-、SbF5-、CH3COO-、CF3COO-、CO32-、SO42-、SO32-、CF3SO2-、TsO-、ClO4-、F-、Cl-、Br-、I-、(F3CSO2)N-和PO43-；
其中R选自由以下基团组成的组：H、F、Cl、Br、I、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、羧基、氨基、磺酸基、烷硫基、烷氧基；以及
其中Z为C、N、O或S，
条件是当所述骨架结构式为时，Ar2、Ar3和Ar4中至少一者不为未被取代的苯基。


2.根据权利要求1所述的化合物，其中所述骨架结构式选自由以下结构式组成的组：









其中R1、R2、R3、R4和R5各自独立地选自由以下基团组成的组：H、F、Cl、Br、I、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、羧基、氨基、磺酸基、烷硫基、烷氧基、






其中X-选自由以下基团组成的组：PF6-、BF4-、SbF5-、CH3COO-、CF3COO-、CO32-、SO42-、SO32-、CF3SO2-、TsO-、ClO4-、F-、Cl-、Br-、I-、(F3CSO2)N-、PO43-，
其中R选自由以下基团组成的组：H、F、Cl、Br、I、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、羧基、氨基、磺酸基、烷硫基、烷氧基，以及
其中Z为C、N、O或S，
条件是当所述骨架结构式为时，R2、R3和R4中至少一者不为H。


3.根据权利要求1所述的化合物，包括选自由以下化合物组成的组中的一种或多种化合物：

















4.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物为水溶性的。


5.根据权利要求4所述的化合物，其中所述化合物具有至少一个电荷。


6.根据权利要求1所述的化合物，其中当所述化合物处于固态时具有荧光性质。


7.根据权利要求1所述的化合物，其中X为Br或I。


8.根据权利要求7所述的化...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐本忠，王建国，顾星桂，张鹏飞，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：中国香港;HK