具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂及其绿色高效制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂及其绿色高效制备与应用。利用乙烯基硅烷偶联剂与含不饱和键的7,9

【技术实现步骤摘要】
具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂及其绿色高效制备与应用


[0001]本专利技术涉及具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂绿色高效制备及其应用，属于工程


技术介绍

[0002]硅烷偶联剂是一类在分子中具有两种以上不同反应基团的有机硅单体，其结构式可表示为Y
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Si(OR)n(n＝0
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3),其中OR代表能够发生水解
‑
缩聚反应的基团(如：甲氧基或乙氧基)，可水解形成活性羟基，Y代表有机官能团(如乙烯基、氨基、羧基、异氰基等)，可实现硅烷偶联剂在不同领域的应用。因硅烷偶联剂可与有机材料、无机材料发生化学键合(偶联)，因此日常可作为无机粉体材料的分散剂和表面修饰剂进行使用。目前硅烷偶联剂在荧光材料领域的应用逐渐兴起，但其自身并不具备荧光功能，需要依靠与稀土离子通过螯合配位或在荧光纳米材料表面修饰来获得荧光特性。例如：CN109181309A公开了一种改性碳量子点/硅橡胶荧光复合材料的制备方法，以硅烷偶联剂KH570改性碳量子点，在碳量子点表面引入硅烷偶联剂，使碳量子点参与到硅橡胶的硫化反应中，从而使碳量子点均匀分散在硅橡胶中，获得具有良好荧光效果的碳量子点/硅橡胶复合材料。但目前碳量子点材料荧光性能无法实现精确可控，易导致所得到的碳量子点/硅橡胶复合材料荧光性能不可控，难以进行工业化放大，极大地限制了该类材料的应用领域。
[0003]作为荧光材料基础结构单元的多环芳烃因体系内部存在多个苯环,可形成大π共轭体系，且具有小分子能隙、刚性平面结构及强π
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π相互作用，而在有机荧光材料等多个领域广泛使用。目前具有强荧光特性的多环芳烃的制备多采用Suzuki偶联反应、Heck偶联反应、Ullmann偶联反应和Friedel
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Crafts反应，例如：CN108558881A公开了一种苝酰亚胺稠合扭曲多环芳烃半导体材料及其制备方法及应用，通过Suzuki偶联反应和光催化氧化脱氢反应或是Scholl氧化脱氢反应合成。然而，这些反应虽可成功得到多环芳烃，但反应过程中大多需要金属催化剂参与，存在催化剂去除及残留问题，后处理步骤繁琐，产业化放大前景受限。
[0004]作为“点击化学”的一种，Diels
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Alder反应可通过共轭二烯与亲双烯体(不饱和键)之间的环加成反应形成芳香环，因无需使用催化剂、快速、高效、产率接近100％等优点而广泛应用于药物合成和高分子合成等领域。目前，利用无荧光特性的商品化乙烯基硅烷偶联剂为基础原料，通过Diels
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Alder反应高效制备自身具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂，未见报道。为此，提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，尤其是现有多环芳烃硅烷偶联剂品种的缺失和现有多环芳烃类化合物制备技术的不足，本专利技术提供了多款多环芳烃类硅烷偶联剂产品及其制备技术。本专利技术所采用的制备技术产率高且无需催化剂参与，减少了催化剂去除环节、简化了后
处理步骤，具有极大的产业化应用潜力。同时，因多环芳烃结构单元与偶联剂间通过共价键相连，在提高硅烷偶联剂稳定性的同时赋予了硅烷偶联剂强荧光特性，为荧光聚硅氧烷和荧光有机硅树脂制备提供了新方法。
[0006]本专利技术技术方案如下：
[0007]具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂的制备方法，包括步骤如下：
[0008]将乙烯基硅烷偶联剂与含有不饱和键且具有荧光特性的多环芳烃，通过Diels
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Alder反应制备具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂。
[0009]根据本专利技术，优选的，所述的乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基二烷氧基硅烷或乙烯基三烷氧基硅烷；
[0010]优选的，所述的乙烯基二烷氧基硅烷为甲基乙烯基二甲氧基硅烷或甲基乙烯基二乙氧基硅烷；
[0011]优选的，所述的乙烯基三烷氧基硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷，最优选1
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辛烯基三甲氧基硅烷。
[0012]根据本专利技术，优选的，所述的乙烯基硅烷偶联剂具有如下结构：
[0013][0014]其中，R1、R2、R3分别独立的选自OMe、OEt或Me，n＝0
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6的整数。
[0015]根据本专利技术，优选的，所述的含有不饱和键且具有荧光特性的多环芳烃中，不饱和键为羰基、双键或/和三键；
[0016]优选的，所述的含有不饱和键且具有荧光特性的多环芳烃中含有四苯基苯、苊式环或芘环；
[0017]优选的，所述的含有不饱和键且具有荧光特性的多环芳烃为7,9
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二苯基
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8H
‑
环戊并[a]苊烯
‑8‑
酮、四苯基环戊二烯酮或1,3,6,8
‑
四乙炔基芘；具有如下结构：
[0018][0019]根据本专利技术，优选的，Diels
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Alder反应在不需要催化剂条件下进行；
[0020]优选的，Diels
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Alder反应在有机溶剂中进行，进一步优选的，所述的有机溶剂为二甲苯、甲苯、苯或苯乙酮。
[0021]根据本专利技术，优选的，所述的Diels
‑
Alder反应为固液反应，固液质量比(m:m)为1:4
‑
1:10。
[0022]根据本专利技术，优选的，所述的Diels
‑
Alder反应温度介于150
‑
220℃；优选的反应时间为10
‑
24h。
[0023]根据本专利技术，优选的，所述的Diels
‑
Alder反应在氮气保护下密闭进行。
[0024]根据本专利技术，优选的，所述的Diels
‑
Alder反应完成后减压蒸馏脱除溶剂，并将产物反复在无水乙醇中抽提以去除未反应原料。
[0025]根据本专利技术，优选的，所述的具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂具有如下结构：
[0026][0027]根据本专利技术，所述的具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂的制备方法，一种优选的实施方式，包括步骤如下：
[0028]将乙烯基硅烷偶联剂与7,9
‑
二苯基
‑
8H
‑
环戊并[a]苊烯
‑8‑
酮、四苯基环戊二烯酮或1,3,6,8
‑
四乙炔基芘分散于有机溶剂中，并转入聚四氟反应釜中，通入氮气排除反应釜中多余的空气；将密闭好的反应釜置于烘箱中，控制反应温度150
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220℃，反应时间10
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24h，通过Diels
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Alder反应制备具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂；待反应完成后，减压蒸馏脱除溶剂，并将产物反复在无水乙醇中抽提以去除未反应原料，即得。
[0029]根据本专利技术，还提供上述方法制备得到的具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂的制备方法，包括步骤如下：将乙烯基硅烷偶联剂与含有不饱和键且具有荧光特性的多环芳烃，通过Diels
‑
Alder反应制备具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂。2.根据权利要求1所述的具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，所述的乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基二烷氧基硅烷或乙烯基三烷氧基硅烷；优选的，所述的乙烯基二烷氧基硅烷为甲基乙烯基二甲氧基硅烷或甲基乙烯基二乙氧基硅烷；优选的，所述的乙烯基三烷氧基硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷。3.根据权利要求1所述的具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，所述的含有不饱和键且具有荧光特性的多环芳烃中，不饱和键为羰基、双键或/和三键；优选的，所述的含有不饱和键且具有荧光特性的多环芳烃中含有四苯基苯、苊式环或芘环；优选的，所述的含有不饱和键且具有荧光特性的多环芳烃为7,9
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二苯基
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8H
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环戊并[a]苊烯
‑8‑
酮、四苯基环戊二烯酮或1,3,6,8
‑
四乙炔基芘；优选的，Diels
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Alder反应在有机溶剂中进行，进一步优选的，所述的有机溶剂为二甲苯、甲苯、苯或苯乙酮。4.根据权利要求1所述的具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂的制备方法，其特征在于，所述的Diels
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Alder反应为固液反应，固液质量比为1:4
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1:10；优选的，所述的Diels
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Alder反应温度介于150
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220℃；优选的，反应时间为10
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24h。5.权利要求1所述的方法制备得到的具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂。6.权利要求5所述的具有强荧光特性的多环芳烃硅烷偶联剂的应用，用于制备荧光聚硅氧烷和荧光有机硅树脂。7.一种荧光聚硅氧烷的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔凡振，渠源，李杭杭，孔令刚，杨甜甜，贾玲晓，
申请(专利权)人：山东硅科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：