本发明专利技术属于新材料领域，更具体地，涉及一种可见光调控的全氟取代二噻吩基乙烯化合物、其制备和应用。本发明专利技术通过对全氟取代二噻吩基乙烯化合物进行取代基的修饰设计，使分子吸收红移，合成全可见光驱动的二噻吩基乙烯分子开关，提高抗疲劳性，极大地扩展光致变色开关的材料和生物应用领域。本发明专利技术优选实施例中二噻吩基乙烯化合物在405nm可见光照射前后在CD2Cl2中的核磁氢谱发生的变化，光异构率分别为96％和98％，三苯胺双取代DTE分子开关表现出可见光激发下超高的“准”定量转化能力。定量转化能力。定量转化能力。
【技术实现步骤摘要】
一种可见光调控的全氟取代二噻吩基乙烯化合物、其制备和应用
[0001]本专利技术属于新材料领域，更具体地，涉及一种可见光调控的全氟取代二噻吩基乙烯化合物、其制备和应用。
技术介绍
[0002]近年来，有机光致变色材料作为一种光控分子开关，因其多种物化性质在单分子水平上可被精准可逆的调控，拥有纳米尺度的超高密度信息存储潜力等优点，在光信息电子元件和生物成像方面研究发展迅速。二噻吩基乙烯类化合物在众多有机光致变色材料中，因具有热稳定性，良好的抗光漂白性，在固态介质中保持优异光致变色性能，且分子结构简单、合成成本低、化学可设计性强等特点受到广泛地关注。
[0003]但目前传统的二噻吩基乙烯光开关以具破坏性的紫外光源触发闭环反应，严重限制传统二噻吩基乙烯光开关在实际应用中的发展。紫外光源触发闭环反应存在如下技术缺陷：
[0004](1)紫外光源穿透能力强，辐照研究对象时大部分穿透介质，只有少部分能量被利用，造成资源浪费。
[0005](2)同时能量过高的紫外光源激发光反应，增加非辐射跃迁，生成无光致变色性能的副产物，降低分子开关的抗疲劳性。
[0006](3)对于研究者而言，紫外线通常会损害细胞，被任意生色团非选择性吸收，并在组织中迅速衰减，造成不可预期和控制的损害。
[0007]另一方面，现有技术的二噻吩乙烯光致变色荧光分子开关抗疲劳性低、开闭环异构率低，直接影响其进一步应用性能。
技术实现思路
[0008]针对现有技术的缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种可见光调控的全氟取代二噻吩基乙烯化合物，旨在解决现有技术中以紫外光源触发二噻吩基乙烯的闭环反应而造成的能量浪费、分子开关抗疲劳性低等的技术问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了一种全氟取代二噻吩基乙烯化合物，其为芳胺类基团双重共轭取代的二噻吩基乙烯化合物，且具有如式(一)或式 (二)所示的结构式：
[0010][0011]其中，R1和R2各自独立地为C1-C10的烷基、C1-C10的烷基醇或C6-C20 的芳基。
[0012]优选地，所述R1和R2各自独立地为C1-C5的烷基、C1-C5的烷基醇或C6-C10的芳基。
[0013]优选地，所述R1和R2各自独立地为甲基、乙基、丙基、羟乙基、羟丙基、苯基、甲苯基、乙苯基或丙苯基。
[0014]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种所述的二噻吩基乙烯化合物的制备方法，在催化剂和有机溶剂存在条件下，采用带有R1和R2的苯胺基团或苯胺-炔基基团对1,2-双(5-溴-2-甲基噻吩-3-基)全氟环戊稀中的溴原子进行取代反应，得到所述的二噻吩基乙烯化合物。
[0015]优选地，所述取代反应在无水无氧、加热至80-95℃的条件下进行。
[0016]优选地，所述催化剂为钯催化剂。
[0017]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种所述的全氟取代二噻吩基乙烯化合物在制备全可见光调控的分子开关材料中的应用，且该分子开关材料采用可见光光源触发其闭环反应。
[0018]优选地，所述分子开关材料为光致变色分子开关材料。
[0019]优选地，所述可见光波长范围为405～440nm。
[0020]优选地，所述可见光波长为405nm。
[0021]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种全可见光调控的全氟取代二噻吩基乙烯分子开关，其包含所述的二噻吩基乙烯化合物；
[0022]该分子开关通过对全氟环戊烯二噻吩基乙烯进行含有R1和R2的苯胺基团或苯胺-炔基基团的共轭修饰，使其闭环反应的触发波长能够红移至可见光区域，同时开环反应本身触发波长在可见光区域，从而实现了该分子开关光异构化反应的全可见光调控。
[0023]优选地，可见光触发该分子开关闭环反应的闭环转化率高于98％。
[0024]通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0025](1)本专利技术通过对全氟取代二噻吩基乙烯化合物进行取代基的修饰设计，使分子吸收红移，合成全可见光驱动的二噻吩基乙烯分子开关，提高抗疲劳性，极大地扩展光致变色开关的材料和生物应用领域。另外，可见光具有无害特性，在到达地球表面的太阳光谱中占绝对优势，可利用波段占全光谱比率大，为未来相关的应用和技术在能源动力上提供无限可能。
[0026](2)本专利技术通过选取具有给电子共轭效应的苯胺类基团或苯胺-炔基基团对全氟环戊二噻吩基乙烯DTE进行修饰，调控DTE的性能，降低分子开关的能隙(Eg)，使分子开关的吸收红移。通过合成一系列芳胺基团对称取代的二噻吩乙烯光致变色化合物，并对其分别进行了以UV-Vis吸收为主的不同激发波长下光致变色性能对比测试，以及全可见光驱动下的光开关动力学测试，为荧光分子开关的构建获取性能优异的可见光响应基团。实验表明本专利技术优选实施例中提供的二噻吩基乙烯化合物在405nm可见光照射前后在CD2Cl2中的核磁氢谱发生的变化，光异构率分别为96％和98％，闭环异构率接近 100％，苯胺基团双取代DTE分子开关表现出可见光激发下超高的“准”定量转化能力。
[0027](3)本专利技术二噻吩基乙烯化合物在THF中均表现出可见光光致变色性能，对405nm可见光照快速响应。本专利技术苯胺基团取代的二噻吩基乙烯光致变色开关具有优良的可见光响应可逆变色性能，与以往用具有破坏性的紫外光源触发闭环反应相比，可以避免能量过高的紫外光源激发光反应，增加非辐射跃迁，生成无光致变色性能的副产物，降低分子开关的抗疲劳性。
[0028](4)本专利技术优选实施例中使用直线型刚性三键(三苯胺-炔基)增加π共轭平面和构建给体-受体(D-A)推拉电子体系可使分子开关基态HOMO升高，从而使能隙(Eg)减小，吸收红移，可直接由可见光激发二噻吩基乙烯单元光环化反应，且连接给电子效应强的基团(TPA)能够延长π共轭体系而不降低光环化反应活性中心的激发态电子密度，相应的光响应速度更快和摩尔消光系数更大，光致变色分子性能得到有效提高。
附图说明
[0029]图1是本专利技术实施例1、实施例2和对比例1制备的二噻吩基乙烯化合物的合成路线示意图；
[0030]图2是本专利技术实施例1制备的二噻吩基乙烯化合物DTE-1在四氢呋喃溶液中的紫外吸收光谱。图2内容(a)是实施例1制备的DTE-1在四氢呋喃溶液中的吸收随405nm光照时长变化谱图；图2内容(b)是实施例1制备的DTE-1在四氢呋喃溶液中的吸收随621nm光照时长变化谱图；图2内容(c) 是实施例1制备的DTE-1在四氢呋喃溶液中的365nm与405nm吸收光稳态 PSS对比；
[0031]图3是本专利技术实施例2制备的二噻吩基乙烯化合物DTE-2在四氢呋喃溶液中的紫外吸收光谱。图3内容(a)是实施例2制备的DTE-2在四氢呋喃溶液中的吸收随405nm光照时长变化谱图；图3内容(b)是实施例2制备的 DTE-2在四氢呋喃溶液中的吸收随621nm光照时长变化谱图；图3内容(c) 是实施例2制备的DTE-2在四氢本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种全氟取代二噻吩基乙烯化合物，其特征在于，其为芳胺类基团双重共轭取代的二噻吩基乙烯化合物，且具有如式(一)或式(二)所示的结构式：其中，R1和R2各自独立地为C1-C10的烷基、C1-C10的烷基醇或C6-C20的芳基。2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述R1和R2各自独立地为C1-C5的烷基、C1-C5的烷基醇或C6-C10的芳基。3.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述R1和R2各自独立地为甲基、乙基、丙基、羟乙基、羟丙基、苯基、甲苯基、乙苯基或丙苯基。4.如权利要求1至3任一项所述的二噻吩基乙烯化合物的制备方法，其特征在于，在催化剂和有机溶剂存在条件下，采用带有R1和R2的苯胺基团或苯胺-炔基基团对1,2-双(5-溴-2-甲基噻吩-3-基)全氟环戊稀中的溴原子进行取代反应，得到所述的二噻吩基乙烯化合物。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述取代...
【专利技术属性】
技术研发人员：李冲，梅丽君，朱明强，曹亦闲，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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