一类基于氰基苯乙烯的聚集诱导发光材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一类基于氰基苯乙烯的聚集诱导发光材料及其制备方法和应用。所述聚集诱导发光材料具有如下式(I)所示结构，其中，R1独立地为C1‑

【技术实现步骤摘要】
一类基于氰基苯乙烯的聚集诱导发光材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于有机光功能材料合成领域，特别涉及一类基于氰基苯乙烯的聚集诱导发光材料及其制备方法和在化学易挥发有毒气体传感检测领域中的应用。

技术介绍

[0002]盐酸作为重要的工业化学品，在金属冶炼、酸洗钢材和工业高分子材料制备等领域具有重要的应用。此外，氨水在农业制造化肥、工业洗涤和印染以及军事消毒液等领域具有广泛的应用价值。然而，工业生产盐酸和氨水制剂时往往面临着危险化学品泄漏的问题，对生命安全造成巨大的潜在风险。荧光传感器对于早期警示氯化氢和氨气有毒气体泄漏具有显著优点，如：灵敏度高、响应速度快、操作简单、成本低、易携带和光学性能易调控等。然而，目前用于制备氯化氢和氨气传感器的染料大多只能实现单一的颜色或荧光变化，具有可见颜色和荧光双重响应变化的传感器仍然十分稀有。此外，已报道的氯化氢气体荧光传感器以荧光猝灭型(turn off)为主，该类型荧光传感器的灵敏性不高。
[0003]相反，具有荧光“点亮”(turn on)特性的新型比色
‑
荧光双重响应的气体传感器具有灵敏度和精准度高的优势。例如，湖南大学Jiang教授团队基于含醛基的四苯乙烯荧光单体和对苯二胺成功构筑一类新型共价有机框架(COF)传感器，成功实现氯化氢和氨气的比色
‑
荧光双重传感效果，但该类COF荧光传感材料需要严格控制反应条件和反应底物摩尔当量比方可实现，且原材料需要经过复杂的合成过程。此外，由于材料结构含有大量的碳氮双键，导致材料结构稳定性较差，不利于实际工业场景的应用。(A gaseous hydrogen chloride chemosensor based on a 2D covalent organic framework，Chem.Commun.，2019，55，4550
‑
4553)
[0004]因此，通过简单的合成方法高效率地制备具有良好稳定性的氯化氢和氨气比色
‑
荧光双重传感材料具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一类基于氰基苯乙烯的具有聚集诱导发光性质的荧光材料，其可以用于检测易挥发的氯化氢和氨气有毒气体。
[0006]本专利技术的又一目的是提供上述基于氰基苯乙烯的聚集诱导发光性质的荧光材料的制备方法及其应用。
[0007]本专利技术目的基于如下技术方案实现：
[0008]一类基于氰基苯乙烯的具有聚集诱导发光性质的荧光材料，具有如下式(I)所示结构：
[0009][0010]其中，R1独立地为C1‑
18
烷基胺基、C1‑
18
烷基氧基中的一种；R2独立地为氢、C1‑3烷基、卤素、羟基中的一种；R3独立地为卤素、芳基、杂芳基、氨基、硝基、烷基氧基中的一种。
[0011]所述的烷基可为直链或支链烷基；例如，甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、叔丁基等。
[0012]所述的芳基指具有6
‑
20个碳原子的单环或多环芳族基团，代表性的芳基包括：苯基、萘基、联苯基等。
[0013]所述的杂芳基指具有1
‑
20个碳原子、1
‑
4个选自N、S、O杂原子的单环或多环杂芳族基团，代表性的杂芳基包括：吡咯基、吡啶基、噻吩基、噻唑基、氮杂蒽基等。
[0014]在本专利技术的一个实施方式中，R1独立地为C1‑6烷基胺基、C1‑6烷基氧基。
[0015]在本专利技术的另一个实施方式中，R2独立地为氢、卤素、甲基、羟基。
[0016]在本专利技术的又一个实施方式中，R3独立地为卤素、芳基、氨基、硝基。
[0017]优选的，本专利技术提供的一类基于氰基苯乙烯的具有聚集诱导发光性质的荧光材料，具有如下式(Ia)所示结构：
[0018][0019]其中，R1独立地为C1‑
18
烷基胺基、C1‑
18
烷基氧基中的一种；R2独立地为氢、C1‑3烷基、卤素、羟基中的一种；R3独立地为卤素、芳基、杂芳基、氨基、硝基、烷基氧基中的一种。
[0020]优选的，式(Ia)中，R1为二甲基胺基，R2为氢，R3为溴。此时式(Ia)的化合物为(Z)
‑2‑
(4
‑
溴苯基)
‑3‑
(4
‑
(二甲基胺基)苯基)氰基乙烯，结构式如下所示：
[0021][0022]本专利技术还提供了一种上述式(I)所示的一类基于氰基苯乙烯的具有聚集诱导发光性质的荧光材料的制备方法，将化合物(II)与化合物(III)在有机碱催化下，反应得到式(I)所示结构的化合物，合成路线如下所示：
[0023][0024]其中，R1独立地为C1‑
18
烷基胺基、C1‑
18
烷基氧基中的一种；R2独立地为氢、C1‑3烷基、
卤素、羟基中的一种；R3独立地为卤素、芳基、杂芳基、氨基、硝基、烷基氧基中的一种。
[0025]具体制备步骤如下：
[0026]在有机碱催化条件下将化合物(II)和化合物(III)在溶剂中回流搅拌，反应完成后，过滤出沉淀并用乙醇洗涤，在真空下干燥得到式(I)所示结构的化合物。
[0027]进一步地，所述有机碱为四丁基氢氧化铵。
[0028]进一步地，所述溶剂为乙醇。
[0029]进一步地，所述化合物(II)和化合物(III)的摩尔比为1∶1～1∶5。
[0030]进一步地，所述回流搅拌的温度为80℃～100℃。
[0031]进一步地，所述回流搅拌的时间为8～12小时。
[0032]本专利技术基于调控分子内电荷转移效应的设计思路，合成了光学性质优异且在危险化学气体传感器领域具有良好应用前景的聚集诱导发光材料。具体为：
[0033]本专利技术所合成化合物具有聚集诱导发光(AIE)性质，其制备方法具有合成方法简单、原料易得、反应时间短、纯化过程简便等优势。本专利技术优选具有强给电子基团的芳基醛作为反应底物，所合成的化合物具有转子结构，在溶液态下分子剧烈运动，化合物不发光；当所合成的化合物聚集时，分子运动受限，导致荧光信号显著放大。此外，本专利技术所合成化合物结构中强的给电子基团与酸性气体具有较强的酸碱作用，当与酸性气体接触时，化合物结构中的碱性基团易被质子化，从而大大削弱其给电子能力，导致分子内电荷转移效应被破坏，最终导致化合物的颜色和荧光光色及强度均产生极大变化。进一步利用碱性气体熏蒸酸质子化的荧光化合物，有效破坏化合物与酸的结合作用，从而恢复本专利技术所合成化合物的本征性能。
[0034]进而，本专利技术还提供了所合成化合物在制备氯化氢或氨气两类毒性气体荧光传感器中的应用，实现了比色
‑
荧光的双重荧光传感用途。
[0035]根据本专利技术，所述的酸性气体可为二氧化碳、二氧化硫、硫化氢和氯化氢；所述的碱性气体为氨气。
[0036]进一步地，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一类基于氰基苯乙烯的聚集诱导发光材料，其特征在于，具有如下式(I)所示结构：其中，R1独立地为C1‑
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烷基胺基、C1‑
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烷基氧基中的一种；R2独立地为氢、C1‑3烷基、卤素、羟基中的一种；R3独立地为卤素、芳基、杂芳基、氨基、硝基、烷基氧基中的一种。2.根据权利要求1所述的一类基于氰基苯乙烯的聚集诱导发光材料，其特征在于，具有如下式(Ia)所示结构：其中，R1独立地为C1‑
18
烷基胺基、C1‑
18
烷基氧基中的一种；R2独立地为氢、C1‑3烷基、卤素、羟基中的一种；R3独立地为卤素、芳基、杂芳基、氨基、硝基、烷基氧基中的一种。3.一种权利要求1
‑
2任一项所述的基于氰基苯乙烯的聚集诱导发光材料的制备方法，其特征在于，合成路线如下：其中，R1独立地为C1‑
18
烷基胺基、C1‑
18
烷基氧基中的一种；R2独立地为氢、C1‑3烷基、卤素、羟基中的一种；R3独立地为卤素、芳基、杂芳基、氨基、硝基、烷基氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢祎黎，寇海群，万清，
申请(专利权)人：豫章师范学院，
类型：发明
国别省市：