基于硼芴的温度响应发光材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供式I所示的有机小分子化合物、使用其制备的共价聚合物及其掺杂聚合物，这些材料具有比率型的温度响应特性，无需外加参比或校准就能得到温度与荧光强度关系，同时在不同温度下表现出来荧光颜色也有明显差异，因此，能够通过裸眼估计材料所处温度，可用在生物标记、成像、大面积温度传感等领域，拓展了使用场景。用场景。用场景。用场景。

【技术实现步骤摘要】
基于硼芴的温度响应发光材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于功能材料
，具体涉及基于硼芴的温度响应发光材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]刺激响应材料，也被称为智能材料，是一种能在外部刺激下发生响应变化的材料。根据刺激类型的不同，刺激响应材料可以分为光响应材料、温度响应发光材料和机械力响应材料等等。温度响应发光材料能够对温度表现出响应变化，而发生光学性质响应变化，因其具有可视化效果、光学穿透性和较高的准确性，在近年来一直受到广泛的关注和研究。
[0003]温度响应发光材料中光学性质的变化，包括有发光强度和波长的变化、吸收强度和波长的变化、发光寿命的变化等。然而，单一发光强度变化需要外加参比才能实现温度的定量测量，吸收的变化则很大程度上受到散射和浓度等因素影响，发光寿命的变化具有高灵敏度，但所需实验设备条件更为复杂和严苛，且无直观可视性。因此设计并制备得到具有高灵敏度、无需外界参比和测试方法简便的温度响应发光材料具有重大的科研意义和应用价值。

技术实现思路

[0004]针对现有材料的至少一个缺陷或需求进行改进，本专利技术提供了基于硼芴的温度响应发光材料及其制备方法和应用。该材料硼芴结构中的硼氧配位键在受光激发后会发生部分解离，从而出现两种发光组分。温度影响这两种发光组分的分配比，进而实现对温度的比率响应性质，实现了无需外界参比对温度的定量测量。在不同温度下荧光颜色也具有明显的差别，在测温中具有可视化效果。硼芴的有机小分子材料在溶液状态、掺杂聚合物以及共价聚合物状态都具备温度响应特性，因此能够应用于更多的温度测量场景中。
[0005]本专利技术首先提供如下式I所示的化合物：
[0006][0007]其中，R1为无取代或任选被一个，两个或更多个Ra取代的如下基团：
‑
C6‑
20
芳基
‑
N(C6‑
20
芳基)2、
‑5‑
20元杂芳基
‑5‑
20元杂芳基、
‑5‑
20元杂芳基
‑
N(5
‑
20元杂芳基)2、
‑
C6‑
20
芳基
‑
C6‑
20
芳基；
[0008]a选自1～10的整数；
[0009]Ra选自
‑
NH2、
‑
OH、C1‑
12
烷基或C1‑
12
烷氧基。
[0010]根据本专利技术的实施方案，R1为
‑
C6‑
14
芳基
‑
N(C6‑
14
芳基)2、
‑5‑
12元杂芳基
‑5‑
12元杂
芳基、
‑5‑
12元杂芳基
‑
N(5
‑
12元杂芳基)2、
‑
C6‑
12
芳基
‑
C6‑
12
芳基；
[0011]a选自1～5整数。
[0012]在一个优选的实施方案中，R1为
[0013]作为示例，式I所示的化合物选自如下：
[0014][0015]本专利技术还提供式I所示化合物的制备方法，包括如下步骤：
[0016][0017]L选自卤素；a和R1具有上文所述定义；
[0018]将式Ia所示化合物与式Ib所示化合物反应，得到式I所示化合物。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述方法还包括式Ia所示化合物的制备过程，包括如下步骤：
[0020][0021]式Ic所示化合物与式Id所示化合物在有机锂(如正丁基锂)的存在下反应得到式Ia所示化合物。
[0022]本专利技术还提供了一种聚氨酯，其是由二异氰酸酯与式I所示化合物以及任选的其他二元醇反应得到。
[0023]在本专利技术的一些实施方案中，所述二异氰酸酯为O＝C＝N
‑
R2‑
N＝C＝O，其中，R2为
‑
C1‑
12
烷基
‑
、
‑
C3‑
20
环烷基
‑
、
‑
C3‑
20
环烷基
‑
C1‑
12
烷基
‑
、
‑
C3‑
20
环烷基
‑
C1‑
12
烷基
‑
C3‑
20
环烷基
‑
、
‑
C6‑
20
芳基
‑
、
‑
C6‑
20
芳基
‑
C1‑
12
烷基
‑
、
‑
C6‑
20
芳基
‑
C1‑
12
烷基
‑
C6‑
20
芳基，其中所述C3‑
20
环烷基或C6‑
20
芳基可以进一步被C1‑
12
烷基取代。例如，R2为
[0024]在本专利技术的一些实施方案中，所述其他二元醇为C
2～16
二元醇和/或聚二元醇。所述C
2～16
二元醇例如为丁二醇、戊二醇、己二醇等，所述聚二元醇例如为聚四氢呋喃、聚乙二醇、聚己二醇等。
[0025]在一些实施方案中，在聚氨酯中，式I所示化合物的摩尔量为其他二元醇摩尔量的0.1％～10％。
[0026]在本专利技术的一些实施方案中，所述反应在催化剂下进行，所述催化剂例如为二月桂酸二丁基锡。
[0027]根据本专利技术的实施方案，所述聚氨酯包括如下式(II)所示的重复单元：
[0028][0029]其中，a、R1、R2具有上文所述定义。
[0030]在本专利技术的一些实施方案中，所述聚氨酯还可以进一步包括如下式(III)和/或式(IV)所示的重复单元：
[0031]和/或
[0032]其中，R2具有上文所述定义；n为2
‑
50的整数，例如n为10
‑
30的整数，m为2
‑
16的整数，例如4
‑
10的整数。
[0033]在一些实施方案中，所述聚氨酯中含有式(II)、式(III)和式(IV)所示的重复单元，式(II)、式(III)和式(IV)的重复单元的摩尔比为1
‑
10:1:0.001
‑
0.01。
[0034]本专利技术还提供一种聚酯或聚丙烯酸酯，其中聚合物的结构中含有如下式(V)所示的结构：
[0035][0036]其中，a、R1具有上文所述定义。
[0037]在一些实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.式I所示的化合物：其中，R1为无取代或任选被一个，两个或更多个Ra取代的如下基团：
‑
C6‑
20
芳基
‑
N(C6‑
20
芳基)2、
‑5‑
20元杂芳基
‑5‑
20元杂芳基、
‑5‑
20元杂芳基
‑
N(5
‑
20元杂芳基)2、
‑
C6‑
20
芳基
‑
C6‑
20
芳基；a选自1～10的整数；Ra选自
‑
NH2、
‑
OH、C1‑
12
烷基或C1‑
12
烷氧基。2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，R1为
‑
C6‑
14
芳基
‑
N(C6‑
14
芳基)2、5
‑
12元杂芳基
‑5‑
12元杂芳基、
‑5‑
12元杂芳基
‑
N(5
‑
12元杂芳基)2、C6‑
12
芳基
‑
C6‑
12
芳基；a选自1～5整数。3.根据权利要求1或2所述的化合物，其特征在于，式I所示的化合物选自如下：4.权利要求1
‑
3任一项所述式I所示化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：L选自卤素；a，X和R1具有权利要求1
‑
3任一项所述定义；将式Ia所示化合物与式Ib所示化合物反应，得到式I所示化合物。5.一种聚氨酯，其是由二异氰酸酯与权利要求1
‑
3任一项所述式I所示化合物以及任选的其他二元醇反应得到；所述二异氰酸酯为O＝C＝N
‑
R2‑
N＝C＝O，其中，R2为
‑
C1‑
12
烷基
‑
、
‑
C3‑
20
环烷基
‑
、
‑
C3‑
20
环烷基
‑
C1‑
12
烷基
‑
、
‑
C3‑
20
环烷基
‑
C1‑
12
烷基

【专利技术属性】
技术研发人员：曾毅，朱国华，李嫕，陈金平，于天君，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：