一种结构与发光可调的大环-小分子共晶材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种结构与发光可调的大环

【技术实现步骤摘要】
一种结构与发光可调的大环
‑
小分子共晶材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于共晶材料
，具体涉及一种结构与发光可调的大环
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小分子共晶材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]有机共晶工程是由两种或两种以上不同的有机分子通过非共价作用如π
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π堆积、卤键、氢键等共组装形成的具有固定化学计量比和有序堆积结构的分子晶体。不同于传统的单组分晶体材料涉及共价键的断裂和形成，有机共晶材料具有一些独特的优势：制备技术简单、成本低，不需要复杂的化学合成步骤和苛刻的实验条件；通过选择合适的共晶对或改变溶剂，能够方便的调控共晶结构、尺寸、形态和化学计量比；双组分或多组分之间特殊的分子堆积方式和聚集结构以及它们之间的集成与协同效应，使得有机共晶不仅保留了单一组分的固有性质，而且展现出更多新颖的特性，在光电材料、刺激响应材料、制药工业等领域具有重要的研究价值和应用前景。
[0003]传统的有机共晶几乎都是由小的平面供受体分子组装而成，它们的晶体结构通常是分列堆积和混合堆积两种模式。这在一定程度上造成有机共晶在结构多样性和功能拓展上存在不足。大环分子具有固有空腔和多边形骨架结构，将大环分子和有机平面小分子结合理论上可以构筑具有组装结构多样性的大环
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小分子共晶材料，并展现出一些罕见的功能。然而，基于大环
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小分子共晶的报道还是较少的，主要原因是缺少有效组装驱动力骨架的大环化合物。因此，设计合成具有骨架组装驱动力的多边形大环与小分子通过非共价匹配作用构筑结构多样的大环
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小分子共晶材料并实现功能的调控是非常有意义且具有挑战性的。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术提出一种结构和发光可调的大环
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小分子有机共晶材料及其制备方法和其在多色显示器件与发光器件方面的应用，本专利技术以芘基大环（以下简称Py）和1,2,4,5
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四氰基苯（以下简称TCNB）为原料，在合适的条件下制备具有多样的化学计量比和组装结构的双组分共晶材料，并在具体实施方式中制备得到Py
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1，Py
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2和Py
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3。所述的共晶发光材料在波长为365 nm的紫外光的照射下会产生发射波长分别为570 nm的黄光、603 nm的橙光和639 nm的红光。本专利技术还提供了大环
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小分子共晶材料的制备方法，该方法具有操作简单、不需要复杂的化学合成、生长条件温和、成本低、可规模化等优势。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种结构与发光可调的大环
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小分子有机共晶材料，其特征在于，利用富电子的Py供体与贫电子的TCNB受体为共晶构筑基元，通过调控大环和小分子的结晶溶剂，得到三种具有不同供受体化学计量比（2：1、1：1和2：3）和组装结构的大环
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小分子共晶材料，并显示出多色发光调节性能。分子之间的组装驱动力是电荷转移相互作用。所述的Py与TCNB的结
构如式Ⅰ和Ⅱ所示：其中，R为甲基、乙基或正丙基。
[0006]制备步骤为：（1）按1：3比例称量式Ⅰ和式Ⅱ化合物分别加入四氢呋喃、二氧六环和二氯甲烷的溶剂中，并充分溶解后过滤；（2）将过滤后的溶液转移至玻璃瓶中，盖上瓶盖，无需完全密封，常温或低温条件下进行溶剂缓慢挥发3~7天，一段时间后即可得到三种不同给受体计量比和组装结构的大环
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小分子共晶材料。
[0007]所述大环
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小分子共晶材料Py
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1属于三斜晶系，空间群为P
‑
1，其晶胞参数为：a = 16.073(3)，b = 17.902(3)，c = 23.748(4)，α = 108.627(5)
°
，β =92.658(6)
°
，γ = 102.860(6)
°
。
[0008]所述大环
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小分子共晶材料Py
‑
2属于三斜晶系，空间群为P
‑
1，其晶胞参数为：a = 19.465(2)，b = 19.978(2)，c =20.219(2)，α = 93.593(3)
°
，β = 116.099(3)
°
，γ = 99.007(3)
°
。
[0009]所述大环
‑
小分子共晶材料Py
‑
3属于三斜晶系，空间群为P
‑
1，其晶胞参数为：a = 17.933(3)，b = 19.019(3)，c = 23.176(4)，α = 72.498(5)
°
，β = 70.940(4)
°
，γ = 75.284(5)
°
。
[0010]所述的Py
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1结构中，大环分子一条边的芘基元骨架与一个TCNB发生电荷转移作用，形成2：1电荷转移复合物；在Py
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2结构中，大环分子两条边的芘基元骨架同时与两个TCNB发生电荷转移作用，形成1：1电荷转移复合物；在Py
‑
3结构中，大环分子三条边的芘基元骨架同时与三个TCNB发生电荷转移作用，形成2：3电荷转移复合物。
[0011]所述的三种大环
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小分子共晶结构中，随着大环分子多边形骨架参与电荷转移作用程度的增加，三种共晶材料分别呈现出黄色、橙色以及红色红移发光性质。
[0012]本专利技术进一步公开了一种结构和发光可调的大环
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小分子有机共晶材料在多色显示器件和发光器件方面的应用。
[0013]本专利技术与现有技术相比，至少具备以下优点：（1）本专利技术提供了一种新型的大环
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小分子共晶发光调节材料，所述材料与小分子共晶相比具有组装结构更多样的优点。所述的共晶材料结构中，三角形的大环可以依靠自身骨架参与电荷转移作用的数量调节组装堆积结构，进而调节材料的发光颜色。这对于固
定组分小分子共晶组装结构是难以实现的。
[0014]（2）本专利技术提供了所述大环
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小分子材料的制备方法，巧妙的将大环化学和共晶工程学相结合，拓展成大环共晶材料新领域，通过该制备方法可以获得一些传统小分子共晶难以实现的具有罕见功能的共晶材料。
[0015]（3）所述的大环
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小分子共晶发光可调材料的制备方法简单、组装驱动力强、成本低、可规模化等优势。
附图说明
[0016]图1为实施例1中所制备的三种大环
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小分子共晶颜色变化：其中a为Py
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1晶体，b为Py
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2晶体，c为Py
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2晶体；图2为实施例2中Py
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1的单晶结构图；图3为实施例3中Py<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构与发光可调的大环
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小分子共晶材料，其特征在于该材料由给体和受体分子通过电荷转移相互作用组装形成，其中，所述给体分子为芘基大环，受体分子为1,2,4,5
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四氰基苯，结构式分别如式Ⅰ和Ⅱ所示；其中，R为甲基、乙基或正丙基；所述的大环Ⅰ和小分子Ⅱ的混合物摩尔比为1：1~3。2.权利要求1所述的结构与发光可调的大环
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小分子有机共晶材料制备方法，其特征在于：将大环分子和小分子按比例混合，分别溶于三种有机溶剂中，常温下通过溶液缓慢挥发法得到三种化学计量比和组装结构多样的大环
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小分子共晶材料；所述的溶剂分别为四氢呋喃、二氧六环和二氯甲烷；所述的大环Ⅰ和小分子Ⅰ和Ⅱ的混合物摩尔比为1：1~3。3.权利要求2所述的结构与发光可调的大环
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小分子有机共晶材料制备方法，其特征在于3种共晶组装结构中，式Ⅰ和式Ⅱ的化学计量比分别为2：1、1：1和2：3。4.权利要求1所述的结构与发光可调的大环
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小分子有机共晶材料，其特征在于所述三种共晶材料的晶胞参数分别为：1）a = 16.073...

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，李春举，刘苓苓，
申请(专利权)人：天津师范大学，
类型：发明
国别省市：