一种基于氰基苯乙烯的能量转移体系及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于超分子发光材料领域，公开了一种基于氰基苯乙烯的能量转移体系及其制备方法和应用，本发明专利技术能量转移体系利用化合物D(氰基苯乙烯桥连双脲基嘧啶酮化合物)所形成的超分子聚合物作为能量给体，利用DBT(4,7

【技术实现步骤摘要】
一种基于氰基苯乙烯的能量转移体系及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于超分子发光材料领域，具体涉及一种基于氰基苯乙烯超分子聚合物的水相能量转移发光体系及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]超分子化学是研究两种及以上的化学物种通过分子间力相互作用缔结而成的具有特定结构和功能的超分子体系的科学。超分子结构是各种非共价相互作用的结果，包括范德华相互作用、静电相互作用、氢键、疏水相互作用、配位等，其中有些作用往往在一个超分子复合物中搭配工作。其中氢键在材料中的应用十分广泛，尤其是多重氢键因其络合常数高能够在材料中发挥更大的功能。目前应用最多的是基于脲基嘧啶酮(UPy)的单元，它可以通过自互补的四重氢键进行二聚。如果一个分子中含有两个UPy单元，可以形成四重氢键络合的超分子聚合物。UPy单元二聚结构如下：
[0003][0004]自然界中的能量转移体系也通常利用超分子作用力进行组装，它是基于叶绿素和蛋白质之间的非共价键作用形成，通过能量转移过程并最终将能量传递至反应中心，进而完成高效的光合作用。目前，科学家们多是基于荧光共振能量转移的原理来构筑人工能量转移系统。但是，一来绝大多数报道人工能量捕获与转移体系是在有机溶剂中进行，而不能和自然界的光捕获系统一样，在水相环境中进行；二来很多能量转移体系基于共价分子，合成步骤繁琐。同时，有机溶剂对环境是有污染的，这点也必将限制它们的发展与推广。由于给体与受体一般是疏水的，在水相中会呈现出令人不满意的聚集荧光淬灭(ACQ)，所以在水相中构筑的人工能量转移系统表现出较低的能量传递效率。总之，在水相中构筑具有高度可调发光性能的能量转移材料是一项挑战性的工作。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于氰基苯乙烯超分子聚合物纳米粒子的水相高效超分子光捕获及能量转移体系及其制备方法和应用，具有在水相环境中稳定性好、安全绿色、低成本、多色彩发光以及制备方法简单等优势。
[0006]本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]一种基于氰基苯乙烯的能量转移体系，所述能量转移体系利用化合物D作为光采
集天线和能量给体，利用化合物A作为能量受体；同时利用D形成的四重氢键超分子聚合物在水相中通过微乳化法自组装形成纳米颗粒，所述化合物D 为氰基苯乙烯桥连UPy的结构，化学结构式如下：
[0008][0009]所述化合物A为4,7
‑
二(噻吩
‑2‑
基)苯并[1,2,5]噻二唑，其化学结构式如下：
[0010][0011]进一步的，所述微乳化法为利用十六烷基三甲基溴化铵在水溶液中预先形成纳米胶束，将给体D和受体A超声到胶束的疏水内层中，形成水相分散性球形纳米颗粒，其中D和A的摩尔浓度比为100:1～1500:1，化合物D的浓度为1
ꢀ×
10
‑5mol/L～9.9
×
10
‑5mol/L，化合物A的浓度为1
×
10
‑8mol/L～9.9
×
10
‑
7 mol/L。
[0012]进一步的，所述化合物D和化合物A溶于疏水性有机溶剂，混合均匀后滴加到CTAB水溶液中，所述疏水性有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、1,2
‑
二氯乙烷中的任意一种。
[0013]进一步的，所述化合物D的核磁共振碳谱图在173.2,160.6,159.6,156.9, 155.6,154.8,139.8,130.8,127.2,126.9,126.6,118.7,115.0,108.2,106.3,65.7,45.3, 37.0,32.9,29.3,26.6,22.5,13.9,11.7处具有化学位移的峰。
[0014]进一步的，所述十六烷基三甲基溴化铵水溶液的浓度为1.0mmol/L。
[0015]本专利技术还提供一种基于氰基苯乙烯的能量转移体系制备方法，所述化合物D 由化合物B和化合物C进行酰胺化缩合制备，化学反应式如下：
[0016][0017]进一步的，化合物D的制备方法为：在室温下，将化合物B和化合物C以摩尔比1:2.2比例混合加入氯仿中，反应12～14h，反应结束后，先后采用1M HCl，饱和NaHCO3，盐水洗涤，用无水Na2SO4干燥并在减压下浓缩，粗产物通过柱层析纯化，得到白色固体化合物D。
[0018]进一步的，所述化合物B的制备方法为：将对甲氧基苯乙腈和对甲氧基苯甲醛在含NaOH的乙醇溶液中搅拌，后经BBr3脱甲基，与邻苯二甲酰溴代亚丙胺脱水缩合，再经Gabriel反应制得。
[0019]进一步的，化合物C的制备方法为：脲基嘧啶酮与N，N'
‑
羰基二咪唑在干燥的氯仿
溶液室温搅拌制得。
[0020]本专利技术还提供一种基于氰基苯乙烯的能量转移体系在发光材料中的应用。
[0021]进一步的，D:A的摩尔浓度比为900:1～1100:1，所述发光材料为白色，激发波长为365nm。
[0022]所述能量转移体系中，其特征在于，所述微乳化法为利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)在水溶液中预先形成纳米胶束，将给体D和受体A超声到胶束的疏水内层中，形成水相分散性球形纳米颗粒，其中D和A的摩尔浓度比为 100:1～1500:1，化合物D的浓度为1
×
10
‑5mol/L～9.9
×
10
‑5mol/L，化合物A的浓度为1
×
10
‑8mol/L～9.9
×
10
‑7mol/L。
[0023]所述能量转移体系中，其特征在于，所述CTAB水溶液的浓度为1.0mmol/L。
[0024]所述能量转移体系中，给体化合物D与受体化合物A所形成的材料受激发后具有颜色可调的荧光发射，可调范围为D:A的摩尔浓度为100:1～1500:1，对应发光颜色从蓝色到黄色。对应荧光光谱如附图1所示，CIE色坐标图如图2 所示。
[0025]所述的颜色可调荧光发射材料，在365nm的紫外光激发下能够实现白光发射，此时摩尔浓度比例为900:1～1100:1，优选1000:1。对应白光光谱如图3所示。
[0026]所述能量转移体系的制备方法，其特征在于，所述化合物D和化合物A溶于疏水性有机溶剂，如二氯甲烷、氯仿、1,2
‑
二氯乙烷，进行混合均匀后滴加到 CTAB水溶液中。
[0027]所述光捕获体系的形式为水相分散性球形纳米颗粒。
[0028]优选的，所述人工光捕获体系中，给体化合物D与受体化合物A的摩尔浓度比例为1000时，在365nm的紫外光激发下能够实现白光发射。
[0029]所述人工光捕获体系中，给体化合物D与受体化合物A的摩尔浓度比例为 970
‑
1030时，在365nm的紫外光激发下能够实现白光发射，提供所述的光捕获体系在发光材料中的应用。
[0030本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氰基苯乙烯的能量转移体系，其特征在于，所述能量转移体系利用化合物D作为光采集天线和能量给体，利用化合物A作为能量受体；同时利用D形成的四重氢键超分子聚合物在水相中通过微乳化法自组装形成纳米颗粒，所述化合物D为氰基苯乙烯桥连UPy的结构，化学结构式如下：所述化合物A为4,7
‑
二(噻吩
‑2‑
基)苯并[1,2,5]噻二唑，其化学结构式如下：2.根据权利要求1所述的基于氰基苯乙烯的能量转移体系，其特征在于，所述微乳化法为利用十六烷基三甲基溴化铵在水溶液中预先形成纳米胶束，将给体D和受体A超声到胶束的疏水内层中，形成水相分散性球形纳米颗粒，其中D和A的摩尔浓度比为100:1～1500:1，化合物D的浓度为1
×
10
‑5mol/L～9.9
×
10
‑5mol/L，化合物A的浓度为1
×
10
‑8mol/L～9.9
×
10
‑7mol/L。3.根据权利要求1所述的基于氰基苯乙烯的能量转移体系，其特征在于，所述化合物D和化合物A溶于疏水性有机溶剂，混合均匀后滴加到CTAB水溶液中，所述疏水性有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、1,2
‑
二氯乙烷中的任意一种。4.根据权利要求2所述的基于氰基苯乙烯的能量转移体系，其特征在于，所述化合物D的核磁共振碳谱图在173.2,160.6,15...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖唐鑫，刁凯，吴可慧，李正义，孙小强，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：