[发明专利]一种具有D-π-A结构的化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种具有D‑π‑A结构的化合物及其制备方法和应用。本发明以引达省衍生物作为π共轭电子桥，并在其两端引入给电子基团和吸电子基团，从而制备具有D‑π‑A结构的非线性光学发色团。发色团较长的共轭长度使得其具备较大的一阶超极化率(β)，进而可以制备高性能有机电光材料。本发色团具有较大的分子量，除了可与聚合物掺杂制备薄膜以外，还可直接用有机溶剂溶解、涂旋制备薄膜，为器件化过程提供了极大便利。本发明的发色团还具备较高的热分解温度和玻璃化温度，从而使得非线性光学发色团分子在材料中具备极好的取向稳定性，更大程度满足器件化要求。

技术领域

本发明涉及有机二阶非线性光学材料领域，具体地涉及一种具有较高热分解温度和取向稳定性的基于引达省衍生物的具有D-π-A结构的有机二阶非线性发色团的制备方法和应用。

背景技术

非线性光学材料作为激光技术、通信技术的重要材料基础，其研究已成为目前技术研究的一大热点。非线性光学材料在光学信息处理、高速光通讯、光电子学和集成电路等领域有着重要应用。众所周知，光子的开关速度比电子过程要快好几个数量级，因此在光频下工作可大大增加信息处理的带宽，而利用谐波产生、参量震荡与放大、光混频等效应制造的诸如混频器、光开关、光信息存储器、光限制器等元件采用光子代替电子进行数据的采集、存储和加工使其速度和容量都会比传统的电子器件好的多。

有机非线性光学材料具有非线性光学系数更高（通常能大1~2个数量级），响应更快，加工性能更好，介电常数更低，损伤域值更低等优点。在设计有机二阶非线性光学材料时，分子具有足够大的二阶NLO系数是材料具有理想的宏观二阶非线性光学响应的先决条件。因此长期以来，设计合成具有高宏观材料的电光系数、良好的透明性、稳定性能的有机二阶非线性光学材料一直是最具挑战的课题之一。

有机非线性光学材料的响应与生色团的性质与结构密切相关，由生色团理论可知，有机非线性生色团分子应该具有D（电子给体）-π（共轭电子桥）-A（电子受体）的电荷转移非中心对称结构。寻找合适的给体、共轭桥和受体调控材料的综合性能具有重要的应用意义。引达省衍生物作为重要的构筑基团在有机光伏材料领域被广泛应用，但是其作为电子桥在有机非线性光学领域却尚未被报道使用。引达省衍生物共轭链上接有含烷基链的苯基，可有效优化材料宏观性能，其较大的分子量也为其自成膜提供了可能性。本专利拟以引达省衍生物为构筑基团制备有机非线性光学发色团，进而获取性能优异的有机非线性光学材料。

基于上述理解，本发明人在大量文献调研的基础上，旨在通过引达省衍生物和电子给、受体的选择而开发出一种基于引达省衍生物的具有D-π-A结构的有机二阶非线性发色团，其良好的自成膜性和稳定性为器件化应用提供了极大便利。

发明内容

发明要解决的问题

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可以在不掺杂聚合物的情况下，直接用有机物溶解、涂旋制备薄膜的具有D-π-A结构的化合物，同时所述具有D-π-A结构的化合物制备得到的电光材料具有较高的热分解温度和玻璃化温度，从而使得非线性光学发色团分子在材料中具备很好的取向稳定性。

用于解决问题的技术方案

一种具有D-π-A结构的化合物，所述化合物具有如下式I的结构：

式I

D为电子给体；A为电子受体；所述的引达省衍生物骨架具有以下结构：

。

进一步的，所述D具有以下结构中的任意一种：

进一步的，所述A优选为三氰基呋喃类电子受体，其结构如下：