具有多刺激响应性性能的供体-受体型聚集诱导发射发光剂制造技术

本文提供了聚集诱导的发射发光剂，其制备方法和用途，以及包括该发光剂的装置和传感器。聚集诱导的发光剂可表现出多种刺激响应性发射。

【技术实现步骤摘要】
具有多刺激响应性性能的供体-受体型聚集诱导发射发光剂相关申请的交叉引用本申请要求2019年5月6日提交的美国临时申请号62/920,554的优先权的权益，出于所有目的，该申请的内容通过引用整体合并于此。
本公开总体上涉及聚集诱导的发射发光剂(AIEgen)及其制备方法和用途。更具体地，本公开涉及多刺激响应性的AIEgen，其使用和制备方法以及包括该AIEgen的设备和传感器。
技术介绍
生物体表现出各种适应性行为和多种有趣的方式来响应周围环境的刺激。例如，含羞草对外部刺激非常敏感，它响应触觉刺激，诸如风、振动、触摸以及电气和机械刺激，叶子迅速闭合，叶柄垂下。变色龙以其响应周围温度和光照刺激而瞬间改变肤色的卓越能力而闻名。这样的例子很多。如今，科学家和工程师对这些刺激响应行为着迷，因为对这些行为的研究可能会为开发用于现实应用的多种生物启发和智能材料提供新的启发。从这些自然生物中学到的一个共同原理是，它们独特而复杂的生理功能是源于它们对与不同种类的特化细胞有关的每个特定功能的选择性整合能力。研究人员通过在分子水平上将具有特殊功能的不同结构组分组装到复合体系中，从而获得多功能材料，从而有效地利用了这一原理来制造各种新型材料。目前，仍然迫切需要能够支持更有效的技术并在合成材料领域实现多种实际应用的新型智能材料。通过利用相同的受生物启发的整合策略，材料科学家开发了各种各样能够响应多种环境刺激的新型智能系统。例如，Thayumanavan等报道了一种新型的三刺激敏感的嵌段共聚物组件，其通过结合酸敏感的四氢吡喃保护的甲基丙烯酸2-羟乙酯(THP保护的HEMA)和温度敏感的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)与氧化还原敏感的二硫键对温度，pH和氧化还原电位的变化做出响应。Weder的小组报告了第一种具有超分子聚合物玻璃热机械特性的超分子聚合物材料，该材料通过将机械响应性发光化合物与超分子聚合概念结合在一起。Wang和他的同事们制备了三重刺激敏感的超分子水凝胶，该水凝胶通过基于环糊精的主体-客体复合物，聚(N-异丙基丙烯酰胺)链，偶氮苯基和二硫键的组合来响应温度、光照和还原反应的变化。因此，这些多重响应系统通常由具有特定响应能力的多个组件的集成来构造。因此，需要精确控制每种组分和费时的有机合成。由于其中心硼原子上的空位p-轨道，三芳基硼(TAB)用作极好的电子受体。当与基于胺的电子供体结合时，所得的供体-受体(DA)小分子系统可以显示出分子内电荷转移(ICT)带来的空前的光物理和光化学特性，这些供体-受体(DA)小分子系统在光学存储和存储器、光电和显示装置、化学传感器、安全油墨和纸张等具有广泛的应用，并已经开发出来。尽管大多数已报告的TAB-胺系统仅表现出一种特定的响应功能，但几乎没有努力探索它们在多种应用中的多功能性和能力。在这方面，如果能够以与生物体类似的方式将多个个体响应特性整合到单个小分子系统中而不涉及繁琐的合成任务，则将是合乎需要的。因此，需要具有各种环境响应的简单通用的小分子材料。
技术实现思路
本文提供了具有D-A结构、聚集诱导发射(AIE)和显著的ICT效果的通用的含TAB的化合物。这种发光剂对多种刺激敏感，包括溶剂，温度，机械剪切力，静水压力和电场。通过显著的光致发光(PL)颜色变化，可以对每个刺激进行专门的可视化。本文描述的化合物在单个小分子系统中表现出多种响应特性，包括溶剂致变色PL，热致变色PL，机械致变色PL，电致变色和电致变色PL以及电致发光，这鲜有报道。本系统的另一个独特方面是每个响应行为都有其自己的特性。在第一方面，本文提供具有式1的化合物：其中Ar1,Ar2,Ar3,Ar4,Ar5,Ar6和Ar7各自独立地选自芳基和杂芳基。在第一实施方案中，本文提供了第一方面的化合物，其中该化合物由式2表示：其中，m和n各自独立地为1、2、3或4；R1和R2的每个实例独立选自氢，卤化物，腈，硝基，-OR，-SR，-NR2，-(C＝O)R，-(C＝O)OR，-(C＝O)NR2，-N(R)(C＝O)R，-O(C＝O)R，-N(R)(C＝O)OR，-O(C＝O)NR2，-SO2R，-SO2NR2，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；或R1的两个实例一起形成5-6元环烷基，杂环烷基，芳基或杂芳基；或R2的两个实例一起形成5-6元环烷基，杂环烷基，芳基或杂芳基；R1的一个实例和R2的一个实例一起形成共价键；和R的每个实例独立地选自氢，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；或R的两个实例一起形成3-6元杂环烷基。在第二个实施方案中，本文提供了第一方面的化合物，其中该化合物具有式3：其中，m和n各自独立地为1、2、3或4；o，p，q，t和u各自独立地为1、2、3、4或5；R1和R2的每个实例独立地选自氢，卤化物，腈，硝基，-OR，-SR，-NR2，-(C＝O)R，-(C＝O)OR，-(C＝O)NR2，-N(R)(C＝O)R，-O(C＝O)R，-N(R)(C＝O)OR，-O(C＝O)NR2，-SO2R，-SO2NR2，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；或R1的两个实例一起形成5-6元的环烷基，杂环烷基，芳基或杂芳基；或R2的两个实例一起形成5-6元的环烷基，杂环烷基，芳基或杂芳基；或R1的一个实例和R2的一个实例一起形成共价键；R3，R4，R5，R6和R7的每个实例独立地选自氢，卤化物，腈，硝基，-OR，-SR，-NR2，-(C＝O)R，-(C＝O)OR，-(C＝O)NR2，-N(R)(C＝O)R，-O(C＝O)R，-N(R)(C＝O)OR，-O(C＝O)NR2，-SO2R，-SO2NR2，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；或R4的一个实例和R5的一个实例形成共价键；或R3的一个实例和R1的一个实例一起形成共价键；或R3的一个实例和R4的一个实例一起形成共价键；或R1的一个实例和R5的一个实例一起形成共价键；或R2的一个实例和R5的一个实例一起形成共价键；或R2的一个实例和R7的一个实例一起形成共价键；或R6的一个实例和R7的一个实例一起形成共价键；和R的每个实例独立地选自氢，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；或R的两个实例一起形成3-6元杂环烷基。在第三实施方案中，本文提供了第一方面的第二实施方案的化合物，其中m和n各自独立地为1或2；o，p，q，t和u各自独立地为1、2或3；R1和R2各自独立地选自氢，卤化物，腈，硝基，-OR，-NR2，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；R3，R4，R5，R6和R7的每个实例分别选自氢，卤化物，腈，硝基，-OR，-NR2，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基，和杂芳基；和R的每个实例独立地选自氢，烷基，芳基和杂芳基。在第四实施方案中，本文提供第一方面的化合物，其中该化合物具有式4：R3，R4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有式1的化合物：/n

【技术特征摘要】
20190506 US 62/920,5541.具有式1的化合物：



其中Ar1，Ar2，Ar3，Ar4，Ar5，Ar6和Ar7各自独立地选自由芳基和杂芳基组成的组。


2.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物由式2表示：



其中m和n各自独立地为1、2、3或4；
R1和R2的每个实例独立地选自由以下基团组成的组：氢，卤化物，腈基，硝基，-OR,-SR,-NR2,-(C＝O)R,-(C＝O)OR,-(C＝O)NR2,-N(R)(C＝O)R,-O(C＝O)R,-N(R)(C＝O)OR,-O(C＝O)NR2,-SO2R,-SO2NR2，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；或R1的两个实例一起形成5-6元的环烷基，杂环烷基，芳基或杂芳基；或R2的两个实例一起形成5-6元的环烷基，杂环烷基，芳基或杂芳基；或R1的一个实例和R2的一个实例一起形成共价键；和
R的每个实例独立地选自由以下基团组成的组：氢，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；或R的两个实例一起形成3-6元的杂环烷基。


3.权利要求1的化合物，其中所述化合物具有式3：



其中m和n各自独立地为1、2、3或4；
o、p、q、t和u各自独立地为1、2、3、4或5；
R1和R2的每个实例独立地选自由以下组成的组：氢，卤化物，腈，硝基，-OR,-SR,-NR2,-(C＝O)R,-(C＝O)OR,-(C＝O)NR2,-N(R)(C＝O)R,-O(C＝O)R,-N(R)(C＝O)OR,-O(C＝O)NR2,-SO2R,-SO2NR2，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；或R1的两个实例一起形成5-6元的环烷基，杂环烷基，芳基或杂芳基；或R2的两个实例一起形成5-6元的环烷基，杂环烷基，芳基或杂芳基；或R1的一个实例和R2的一个实例一起形成共价键；
R3、R4、R5、R6和R7的每个实例独立地选自由以下组成的组：氢，卤化物，腈，硝基，-OR,-SR,-NR2,-(C＝O)R,-(C＝O)OR,-(C＝O)NR2,-N(R)(C＝O)R,-O(C＝O)R,-N(R)(C＝O)OR,-O(C＝O)NR2,-SO2R,-SO2NR2，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；或R4的一个实例和R5的一个实例形成共价键；或R3的一个实例和R1的一个实例一起形成共价键；或R3的一个实例和R4的一个实例一起形成共价键；或R1的一个实例和R5的一个实例一起形成共价键；或R2的一个实例和R5的一个实例一起形成共价键；或R2的一个实例和R7的一个实例一起形成共价键；或R6的一个实例和R7的一个实例一起形成共价键；和
R的每个实例独立地选自由以下组成的组：氢，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；或R的两个实例一起形成3-6元的杂环烷基。


4.权利要求3的化合物，其中m和n各自独立地为1或2；o，p，q，t和u各自独立地为1、2或3；
R1和R2的每个实例各自独立地选自由以下组成的组：氢，卤化物，腈，硝基，-OR，-NR2，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；
R3，R4，R5，R6和R7的每个实例独立地选自由以下组成的组：氢，卤化物，腈，硝基，-OR，-NR2，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；和
R的每个实例独立地选自由以下组成的组：氢，烷基，芳基和杂芳基。


5.权利要求1的化合物，其中所述化合物具有式4：



R3，R4，R5，R6和R7各自独立地选自由以下组成的组：氢，卤化物，腈，硝基，-OR，-NR2，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基，其中R是烷基，芳基或杂芳基。


6.权利要求1的化合物，其中所述化合物具有式5：



其中m和n各自独立地为1或2；
R1和R2的每个实例各自独立地选自由以下组成的组：氢，卤化物，腈，硝基，-OR,-NR2,-(C＝O)R,-(C＝O)OR,-(C＝O)NR2,-N(R)(C＝O)R,-O(C＝O)R,-N(R)(C＝O)OR,-O(C＝O)NR2,烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；
R3，R4，R5，R6和R7的每个实例独立地选自由以下组成的组：氢，卤化物，腈，硝基，-OR,-NR2,-(C＝O)R,-(C＝O)OR,-(C＝O)NR2,-N(R)(C＝O)R,-O(C＝O)R,-N(R)(C＝O)OR,-O(C＝O)NR2，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；和
R的每个实例独立地选自由以下组成的组：氢，烷基，环烷基，烯基，炔基，芳基，杂环烷基和杂芳基；或R的两个实例一起形成3-6元的杂环烷基。


7.权利要求6的化合物，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐本忠，张静，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：中国香港;81