邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料及其制备与应用

本发明属于纯有机长余辉材料领域，具体涉及邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料及其制备与应用。

背景技术：

1、室温磷光材料由于长寿命、大斯托克斯位移、激子利用率高等优越的性能，受到广泛关注。室温磷光材料已被广泛应用于生物成像、有机发光二极管、化学传感等领域。室温磷光材料主要包括金属配位物磷光材料和纯有机室温磷光材料。金属配位物磷光由于含有重金属原子，可以促进系间窜越，磷光量子效率较高。然而，金属配位物磷光寿命只有微秒级别且需要昂贵的重金属来制备这类材料，限制了室温磷光材料体系的应用范围。纯有机室温磷光的寿命达到微秒或秒级别，关掉紫外灯，室温磷光发光肉眼可见，应用于生物成像或化学传感领域有利于扣除背景荧光干扰，提高分辨率，不需要高端精密仪器进行监测。然而，纯有机材料由于弱的自旋轨道耦合，以及三线态激子因跃迁禁阻(从三线态到单线态)而不发光，实现室温磷光发光比较困难。目前，已有一系列杰出的策略被提出来实现纯有机室温磷光，如，晶体诱导磷光、主客体掺杂、h-聚集、形成聚合物或碳量子点等。芳香羰基由于自身电子翻转，使得自旋轨道禁阻变成自旋轨道允许，常被引入纯有机小分子结构中，促进自旋轨道耦合，从而促进系间窜越，使纯有机化合物被赋予室温磷光性质。分析已报道的含碳基室温磷光材料的单晶数据，发现羰基在其中扮演着重要角色。一方面，羰基提供氢键位点，与邻近分子之间形成多重氢键作用，有利于限制三线态激子非辐射跃迁，同时，形成晶体，隔绝空气中的水蒸汽，氧气等猝灭剂。另外一方面，羰基与π共轭的磷光发色团紧密堆积，形成强的分子间电子耦合，促进分子间电荷交流，同时，调控了分子能级和跃迁机率等，大大促进系间窜越，从而促进磷光的产生或提高了磷光量子产率。值得注意的是，羰基和氨基组合在一起，形成酰胺官能团，该官能团之间能形成很强的氢键作用，这也是部分蛋白质具有室温磷光的关键所在。此外，芳香砜基也常被引入到纯有机小分子结构中，提高磷光量子效率。如何判断芳香羰基和芳香砜基哪种官能团对室温磷光性能的提升起着决定性作用是一个巨大的挑战。

2、邻苯甲酰磺酰亚胺及其衍生物被发现以来，该体系一直受到人们的极大关注，常被用于食品增甜剂。然而，到目前为止，对其室温磷光性质的研究很少。实际上，由于其分子间的n-π*和π-π*两种分子间电子耦合相互作用，它们在晶体中有形成更紧密的分子间堆积的趋势，邻苯甲酰磺酰亚胺及其衍生物是一种很有前景的超长磷光发光材料。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是提供一类邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料，。

2、本发明的另一目的是提供所述邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料的分子结构设计和制备方法。

3、本发明还有一个目的是提供所述邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料在长余辉显示以及药物防伪方面的应用。

4、为了丰富纯有机长余辉材料体系，以及满足其在药物防伪方面的实际应用，本发明设计并制备一系列的纯有机长余辉材料，本发明的目的是通过以下方式实现的：

5、邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料，其结构式为以下任一种：

6、

7、其中，x1、x2、x3中，任意两个基团为-h，另外一个基团为-h，-f，-cl，-br，-nh2，-ocnh2n+1，-cf3，-cn中的任一种，如：x1＝h、x2＝h、x3＝cl。

8、所述邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料的光物理性质为：聚集态下该材料发光寿命长达0.635s，磷光量子效率高达15％。

9、所述邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料的制备方法如下：以邻苯甲酰磺酰亚胺为原料，与相应的卤代烃或酰氯一步反应，合成邻苯甲酰磺酰亚胺的n位修饰的长余辉材料。

10、进一步地，所述的卤代烃为3-溴丙烷，酰氯为4-氯苯甲酰氯。

11、上述材料的制备过程通式如下：

12、

13、本发明通过核磁共振(nmr)、单晶x射线衍射表征了长余辉材料的结构，通过紫外吸收光谱、荧光发射光谱以及磷光寿命的测量，详细研究这一系列长余辉材料在溶液状态和聚集状态下的光物理性质，通过改变不同的基团，改变分子的偶极矩，调控分子的堆积方式，实现光物理性质的理性调控。

14、所述邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料具有长室温磷光寿命、制备成本低、低毒性以及良好的生物相容性，可用于长余辉显示和药物防伪。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)原料廉价易得，合成工艺成熟；(2)材料余辉寿命长，量子效率高；(3)邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料具有低细胞毒性和良好的生物相容性，在长余辉显示和药物防伪领域具有很大潜力。

技术特征：

1.邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料，其特征在于，其结构式为以下任一种：

2.根据权利要求1所述的邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料，其特征在于，聚集态下该材料发光寿命为0.635s，磷光量子效率为15％。

3.如权利要求1或2所述的邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料的制备方法，其特征在于，将邻苯甲酰磺酰亚胺与相应的卤代烃或酰氯一步反应，合成邻苯甲酰磺酰亚胺的n位修饰的长余辉材料。

4.根据权利要求3所述的邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料的制备方法，其特征在于，所述的卤代烃为3-溴丙烷，所述的酰氯为4-氯苯甲酰氯。

5.如权利要求1或2所述的邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料在长余辉显示中的应用。

6.如权利要求1或2所述的邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料在药物防伪中的应用。

技术总结
本发明公开了邻苯甲酰磺酰亚胺衍生物纯有机长余辉材料及其制备与应用。所述材料的制备方法为：将邻苯甲酰磺酰亚胺与相应的卤代烃或酰氯一步反应，合成邻苯甲酰磺酰亚胺的N位修饰的长余辉材料。本发明具有以下特点：（1）原料廉价易得，合成工艺成熟；（2）材料余辉寿命长，量子效率高；（3）该类材料具有低细胞毒性和良好的生物相容性，在长余辉显示和药物防伪领域具有很大潜力。

技术研发人员：蔡素芝,王跃飞,黄维,杨环宇,李贤
受保护的技术使用者：福建师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17