一种有机近红外光热材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种有机近红外光热材料，该有机发光材料通过Sonogashira偶联和[2+2]点击环加成反应制得，以四苯基乙烯为骨架，连接不同的给体单元与点击受体单元，给体单元为芳胺基、杂芳胺基、烷胺基，受体单元为点击试剂。所述的有机近红外光热材料的合成方法简单、原料易得、产率接近100％、[2+2]环加成过程中无需金属催化剂的作用、条件温和，且结构稳定、易于存放。且该有机近红外光热材料具有高的近红外吸收效率、光热转换效率高；进一步采用该有机近红外光热材料制得的纳米粒子可作为光疗试剂应用于生物光热治疗，治疗效果优异，在生物治疗、海水淡化、能量存储等有机光热领域中应用广泛。应用广泛。应用广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种有机近红外光热材料、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及光热材料
，具体涉及一种有机近红外光热材料、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]有机近红外光热材料因为其结构可调、可靠的生物降解及安全性，在生物治疗、海水淡化和能量存储等领域展现了巨大的优势。有机光热材料的合成方法众多，常见的有Suzuki偶联反应、Stille偶联反应以及一些聚合反应，但是这些反应往往反应条件较为苛刻，需要贵金属的催化作用，存在潜在的生物安全隐患。此外，合成有机近红外光热材料往往需要复杂的步骤去构筑大的π共轭平面。因此，利用简单、高效且无金属催化剂的合成方法制备有机近红外光热材料具有特别重要的意义。
[0003]在绿色化学的背景下，因为[2+2]环加成点击反应具有简单高效、无副产物、不使用金属催化剂和条件温和等特点，现已受到了广泛的关注。该反应是一类给电子的炔和强吸电子受体进行的点击反应，可以用其构筑一类窄带隙给受体化合物，这些构筑的化合物已被证实具有优异的非线性光学特性。然而，目前基于该反应制备有机近红外光热材料仍然是稀少的。因此，利用[2+2]环加成点击反应制备有机近红外光热材料具有重要的意义。
[0004]公开号为CN111205438A的中国专利文献公开了一种近红外吸收水溶性共轭聚合物光疗试剂，该专利技术以芴衍生物作为电子给体(D)，吡咯并吡咯二酮衍生物作为电子受体(A)，烯键为π
‑
共轭桥，采用有机金属催化的Heck反应进行交替共聚，得到一种共轭主链为D
‑
πr/>‑
A的近红外吸收中性共轭聚合物，再通过季铵化反应得近红外吸收的阳离子型水溶性共轭聚合物。公开号为CN113069557A的中国专利文献公开了一种水溶性共轭寡聚物荧光成像和光疗试剂；该专利技术同样以芴衍生物作为电子给体(D)，吡咯并吡咯二酮衍生物作为电子受体(A)，噻吩为π共轭桥，采用有机金属钯催化的Suzuki偶联反应，得到两种结构分别为D
‑
π
‑
A、D
‑
π
‑
A
‑
π
‑
D构型的疏水性共轭寡聚物，再通过侧链季铵化反应获得近红外吸收和发射的阳离子型水溶性共轭寡聚物。上述专利文献中的共轭聚合物或共轭寡聚物可作为光疗制剂或荧光成像试剂应用，但是制备过程均需要金属钯催化剂的作用。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种有机近红外光热材料，该有机近红外光热材料以四苯基乙烯为骨架，连接不同的给体单元与点击受体单元，具有高的近红外吸收效率、光热转换效率高；进一步采用该有机近红外光热材料制得的纳米粒子可作为光疗试剂应用于生物光热治疗，治疗效果优异。
[0006]具体采用的技术方案如下：
[0007]一种有机近红外光热材料，结构式如式(I)或式(Ⅱ)所示：
[0008][0009]其中，给体单元R1为芳胺基、杂芳胺基或烷胺基，受体单元中R2为氢或氟。
[0010]本专利技术提供的有机近红外光热材料以四苯基乙烯为骨架，连接不同的给体单元与点击受体单元，上述结构具有强的分子内电荷转移，强吸电子基团的引入可以使得波长红移到近红外区域，窄的带隙有利于非辐射跃迁的进行，进而使得所得材料以热的形式释放能量，具有优异的光热性能。
[0011]优选的，所述的芳胺基包括式(Ⅲ)所示结构式的任一种：
[0012][0013]式(Ⅲ)中，R
’
为氢、甲氧基、氰基、氟或C1～C20的烷基，*表示取代位置。
[0014]优选的，所述的杂芳胺基包括式(Ⅳ)所示结构式的任一种：
[0015][0016]式(Ⅳ)中，R
’
的定义与式(Ⅲ)一致，*表示取代位置。
[0017]优选的，所述的烷胺基的结构式如式(
Ⅴ
)所示：
[0018][0019]式(
Ⅴ
)中，n为1～10的自然数，*表示取代位置。
[0020]本专利技术还提供了所述的有机近红外光热材料的制备方法，包括以下步骤：
[0021]当所述的有机近红外光热材料的结构式如式(I)所示时，
[0022](1)以炔基单取代的四苯基乙烯与R1取代的对卤代苯化合物为原料以摩尔比1：1.2
‑
1.5发生Sonogashira偶联反应得到中间体1；
[0023](2)以步骤(1)制得的中间体1与点击试剂为原料以摩尔比1：1
‑
1.2发生[2+2]环加成点击反应得到结构式如式(I)所示的有机近红外光热材料；
[0024]当所述的有机近红外光热材料的结构式如式(Ⅱ)所示时，
[0025]1)以炔基双取代的四苯基乙烯与R1取代的对卤代苯化合物为原料以摩尔比1：2.2
‑
3发生Sonogashira偶联反应得到中间体2；
[0026]2)以步骤1)制得的中间体2与点击试剂为原料以摩尔比1：2
‑
2.2发生[2+2]环加成点击反应得到结构式如式(Ⅱ)所示的有机近红外光热材料；
[0027]其中，R1的定义与式(I)或式(Ⅱ)一致。
[0028]本专利技术利用Sonogashira偶联反应与[2+2]环加成反应制备得到所述的有机近红外光热材料，合成方法简单、原料易得、产率高、[2+2]环加成反应无需金属催化剂的作用、条件温和。
[0029]优选的，所述的炔基单取代的四苯基乙烯为1
‑
(4
‑
乙炔基苯基)
‑
1,2,2
‑
三苯基乙烯，所述的炔基双取代的四苯基乙烯为1,2
‑
双(4
‑
乙炔基苯基)
‑
1,2
‑
二苯基乙烯。
[0030]所述的R1取代的对卤代苯化合物的结构式为其中，X为Cl、Br或I，R1的定义与式(I)或式(Ⅱ)一致。
[0031]优选的，所述的点击试剂为式(
Ⅵ
)所示结构式的任一种：
[0032][0033]本专利技术还提供了所述的有机光热材料在生物治疗中的应用，所述的有机近红外光热材料具有高的近红外吸收效率，光热转换效率高，进一步可以制备得到光热性能好的纳米粒子用于生物治疗，且治疗效果优异，在生物治疗领域具有广泛的应用前景。
[0034]所述的有机近红外光热材料具有优异的光热性能，可以将光能转换为热能，且具有宽的吸收光谱，光谱可覆盖太阳光波段，因此，利用太阳光辐照材料，可以将光转换为热能，进而用于海水蒸发进行淡化，或者也可以将材料释放的热能存储起来，实现能量的存储，因而所述的有机近红外光热材料在海水淡化或能量存储等有机光热领域也具有广泛的应用前景。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0036](1)本专利技术采用[2+2]环加成反应制备得到所述的有机近红外光热材料，合成方法简单、原料易得、产率接近1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机近红外光热材料，其特征在于，结构式如式(I)或式(Ⅱ)所示：其中，给体单元R1为芳胺基、杂芳胺基或烷胺基，受体单元中R2为氢或氟。2.根据权利要求1所述的有机近红外光热材料，其特征在于，所述的芳胺基包括式(Ⅲ)所示结构式的任一种：式(Ⅲ)中，R
’
为氢、甲氧基、氰基、氟或C1～C20的烷基，*表示取代位置。3.根据权利要求1所述的有机近红外光热材料，其特征在于，所述的杂芳胺基包括式(Ⅳ)所示结构式的任一种：
式(Ⅳ)中，R
’
的定义与式(Ⅲ)一致，*表示取代位置。4.根据权利要求1所述的有机近红外光热材料，其特征在于，所述的烷胺基的结构式如式(
Ⅴ
)所示：式(
Ⅴ
)中，n为1～10的自然数，*表示取代位置。5.根据权利要求1所述的有机近红外光热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以炔基单取代的四苯基乙烯与R1取代的对卤代苯化合物为原料以摩尔比1：1.2
‑
1.5发生Sonogashira偶联反应得到中间体1；(2)以步骤(1)制得的中间体1与点击试剂为原料以摩尔比1：1
‑
1.2发生[2+2]环加成点击反应得到结构式如式(I)所示的有机近红外光热材料；或包括以下步骤：1)以炔基双取代的四苯基乙烯与...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐本忠，秦安军，韩鹏博，张贵泉，徐赫，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：