吲哚[3,2,1-jk]咔唑衍生物及其制备方法和应用、有机室温磷光掺杂聚合物材料技术

本发明专利技术提供了一种吲哚[3,2,1

【技术实现步骤摘要】
吲哚[3,2,1
‑
jk]咔唑衍生物及其制备方法和应用、有机室温磷光掺杂聚合物材料


[0001]本专利技术涉及有机化学
，尤其涉及一种吲哚[3,2,1
‑
jk]咔唑衍生物及其制备方法和应用、有机室温磷光掺杂聚合物材料。

技术介绍

[0002]有机室温磷光(RTP)材料能够将三线态存储的激发能以光的形式在通常环境中缓慢释放，具有长寿命余辉，背景干扰小、Stokes位移大、生物毒性小、易于修饰制备和成本低等优点。然而，有机小分子材料在制备过程中需要苛刻的条件，并涉及引入对人体有害的重原子。此外，这些材料的不良加工性能和灵活性也不容忽视。相比之下，聚合物材料因其美妙而受到越来越多的关注，其有良好的机械性能和加工性能，易于化学改性，同时制备工艺简单。传统上，有机分子由于其固有的弱自旋轨道耦合，不能在室温下发出磷光，这意味着激子不能有效地跨越单态和三重态。因此，通常需要建立强分子间相互作用来建立刚性网络结构，使室温下产生和增强，所以越来越多的人开始研究将有机分子掺杂到刚性聚合物中，利用其自身的刚性网络结构去抑制非辐射衰减，提高三线态激子利用率。然而，明亮且寿命长于两秒的超长RTP余晖聚合物几乎都是由刚性聚合物基体聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酰胺(PAM)接枝共聚构建的，由于聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酰胺(PAM)其结构中都含有吸水性很强的氢键，吸水后可能使其性能大打折扣，甚至使其失去RTP性质。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物及其制备方法和应用、有机室温磷光掺杂聚合物材料。本专利技术提供的吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物具有优异的有机室温磷光性质，有利于有机室温磷光材料抑制掺杂分子的热振动失活和唤起超长RTP。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物，具有式I～III任一所示的结构：
[0006][0007]本专利技术还提供了上述技术方案所述的吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将9H咔唑、化合物M、NaH和有机溶剂混合进行亲电取代反应，得到亲电取代产物，所述化合物M具有式M1～3任一所示的结构：
[0009][0010]将所述亲电取代产物、K2CO3、BnEt3NCl、Pd(OAc)2、PPh3和有机溶剂混合进行环化反应，得到所述吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物。
[0011]优选地，所述亲电取代反应的温度为150～180℃，时间为18～24h。
[0012]优选地，所述环化反应的温度为160～180℃，时间为6～12h。
[0013]本专利技术还提供了上述技术方案所述的吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物在制备有机室温磷光材料中的应用。
[0014]本专利技术还提供了一种有机室温磷光掺杂聚合物材料，包括上述技术方案述的吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物和刚性聚合物基体。
[0015]优选地，所述吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物与刚性聚合物基体的质量比为1：10～1000。
[0016]优选地，所述吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物的质量为刚性聚合物基体质量的0.1～0.5％。
[0017]优选地，所述刚性聚合物基体包括聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚丙烯腈、聚丙烯、聚苯乙烯、苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯
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异戊二烯
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苯乙烯嵌段共聚物、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物、聚丙烯酰胺和聚碳酸酯中的一种或多种。
[0018]本专利技术还提供了上述技术方案所述的有机室温磷光掺杂聚合物材料的制备方法，包括以下步骤：
[0019]将所述吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物和刚性聚合物基体混合后干燥成膜，得到薄膜；
[0020]将所述薄膜进行机械热塑化，得到所述有机室温磷光掺杂聚合物材料。
[0021]本专利技术提供了一种吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物，分别为吲哚[3,2,1
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jk]咔唑
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11
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腈(ICz
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pCN)、吲哚[3,2,1
‑
jk]咔唑
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10
‑
腈(ICz
‑
oCN)和吲哚[3,2,1
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jk]咔唑
‑9‑
腈(ICz
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mCN)，掺杂到刚性聚合物基体中表现出优异的光学性质。实施例的数据表明，在正常空气环境和惰性大气的情况下发射明亮和超长余辉RTP寿命为2.10s，2.15s，2.50s。
[0022]本专利技术还提供了吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物的制备方法，本专利技术的制备方法操作简单，易于实现工业化生产。
[0023]本专利技术还提供了一种有机室温磷光掺杂聚合物材料，将吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物掺杂到刚性聚合物基体中表现出优异的光学性质。
[0024]本专利技术还提供了上述技术方案所述机室温磷光掺杂聚合物材料的制备方法，在室温下将吲哚[3,2,1
‑
jk]咔唑衍生物(掺杂磷光体分子)和刚性聚合物基体混合后干燥成膜，再将制成的薄膜通过机械热塑化，聚合物链会发生链解缠和部分链取向，形成更紧密堆叠，
从而强化聚合物内聚力和减小自由体积，有利于有机室温磷光材料抑制掺杂分子的热振动失活和唤起超长RTP。
附图说明
[0025]图1为ICz
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pCN的核磁氢谱图；
[0026]图2为ICz
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pCN的核磁碳谱图；
[0027]图3为ICz
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mCN的核磁氢谱图；
[0028]图4为ICz
‑
mCN的核磁碳谱图；
[0029]图5为ICz
‑
oCN的核磁氢谱图；
[0030]图6为ICz
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oCN的核磁碳谱图；
[0031]图7为在除去365nm光照前后，分别对掺杂质量分数分别为0.1％和0.5％的ICZ
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pCN/PMMA、ICZmCN/PMMA、ICz
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oCN/PMMA热塑化薄膜进行室温PL照相；
[0032]图8为0.1％ICz
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pCN、0.5％ICz
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pCN、0.1％ICz
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mCN、0.5％ICz
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mCN、0.1％ICz<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物，具有式I～III任一所示的结构：2.权利要求1所述的吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将9H咔唑、化合物M、NaH和有机溶剂混合进行亲电取代反应，得到亲电取代产物，所述化合物M具有式M1～3任一所示的结构：将所述亲电取代产物、K2CO3、BnEt3NCl、Pd(OAc)2、PPh3和有机溶剂混合进行环化反应，得到所述吲哚[3,2,1
‑
jk]咔唑衍生物。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述亲电取代反应的温度为150～180℃，时间为18～24h。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述环化反应的温度为160～180℃，时间为6～12h。5.权利要求1所述的吲哚[3,2,1
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jk]咔唑衍生物在制备有机室温磷光材料中的应用。6.一种有机室温磷光掺杂聚合物材料，其特征在于，包括权利要求1所述的吲哚[3,2,1
‑
jk]咔唑衍生物和刚性聚合物基体。7.根据权利要求6所述的有机室温...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙其坤，毛智超，刘冠宇，张士国，薛善锋，杨文君，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：