[发明专利]苝酰亚胺衍生物及制备方法及作为非线性光学材料的用途

说明书

本发明公开了苝酰亚胺衍生物及制备方法及作为非线性光学材料的用途，一种苝酰亚胺衍生物，用式(Ⅴ)所示：其中：X为Se、S、Te或NH；R＝r为异丁基、异辛基、甲基丙烯基、缩水甘油基或苯基；本发明的苝酰亚胺衍生物制备过程简单，易于提纯。本发明的苝酰亚胺衍生物通过飞秒、皮秒或纳秒激光Z扫描测试，结果表明该样品在532nm处有典型的反饱和吸收，在非线性光学材料有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于有机非线性光学材料领域，具体涉及一种基于苝酰亚胺衍生物的非线性光学材料的制备方法及应用。

背景技术

非线性光学材料是指受到外部环境影响(电场、磁场、光场)后，光吸收、光反射等性质发生变化的一类材料，主要包括有机材料、无机材料、无机/有机杂化材料。目前非线性光学材料已被广泛应用于光通信、光信息处理、医疗、激光防护等实用领域。非线性光学材料的研究始于无机材料，典型晶体材料如LiNbO₃，KH₂PO₄等，但由于其响应时间慢、且加工成本高，制约了其在非线性光学材料的应用。相比于无机晶体材料，有机材料优势主要体现在以下方面：成本低，有机非线性光学材料易于合成，宽光谱响应，光学非线性的开关速度快，抗激光损伤，分子结构易于修饰。其中典型的研究就是有机共轭材料。

苝酰亚胺(Perylene Diimide，PDI)是一种典型的稠环芳烃化合物，具有出色的热、光和化学稳定性，大的载流子迁移率，在可见光范围内具有强烈的吸收和荧光，并且其性质可以进行化学调整，因此在小分子有机半导体中引起了广泛的关注，被应用于有机光电器件。而苝酰亚胺的这些性质在很大程度上归因于其大的分子平面和刚性共轭结构，这种结构有利于π电子离域，改善非线性光学性质，因此苝酰亚胺类材料在非线性光学材料在非线性光学领域同样具有潜在的应用价值。

苝酰亚胺材料对飞秒、皮秒及纳秒脉冲激光都有很好的响应，并表现出较好的非线性光学性质，尤其是反饱和吸收性质和光限幅效应，是一种性能优异的光限幅材料，可用于防护具有不同脉冲宽度和不同波长的强激光对人眼、光学探测器和军事卫星等的伤害。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种苝酰亚胺衍生物。

本发明的第二个目的是提供苝酰亚胺衍生物的制备方法。

本发明的第三个目的是提供苝酰亚胺衍生物作为非线性光学材料的用途。

本发明的技术方案概述如下：

一种苝酰亚胺衍生物，用式(Ⅴ)所示：

其中：X为Se、S、Te或NH；R＝

r为异丁基、异辛基、甲基丙烯基、缩水甘油基或苯基。

一种苝酰亚胺衍生物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将化合物(Ⅰ)溶于DCM制成溶液1，冰浴下搅拌，用DCM稀释发烟硝酸制成溶液2，在搅拌下，将溶液2滴加到溶液1中，搅拌反应，反应结束后，倒入甲醇中，有沉淀析出，继续搅拌1h，静置，抽滤，干燥后进行柱色谱分离得化合物(Ⅱ)；

(2)将化合物(Ⅱ)和Se粉、S粉、Te粉或亚磷酸三乙酯加入到反应容器中，抽真空充氮气，加入无水N-甲基吡咯烷酮，搅拌，升温至190℃，继续搅拌，反应结束后，冷却至室温，并倒入蒸馏水中，搅拌1h，静置分层，真空抽滤，干燥后柱色谱分离得化合物(Ⅲ)；

(3)将化合物(Ⅲ)溶于DCM制成溶液3，冰浴下搅拌，用DCM稀释发烟硝酸制成溶液4，在搅拌下，将溶液4滴加到溶液3中，搅拌反应，反应结束后，倒入甲醇中，有沉淀析出，继续搅拌1h，静置，抽滤，干燥后进行柱色谱分离得化合物(Ⅳ)；