[发明专利]一种D-π-A结构非线性化合物的制备方法及应用

说明书

本发明公开一种D‑π‑A结构香豆素基非线性材料的制备方法及应用，其具有明显的多光子吸收效应，可以作为光聚合引发剂使用，属于有机化学光学领域。非线性材料有越来越多的用途，比如双光子聚合增材制造对新型非线性材料高效双光子吸收引发剂有很大的需求。出于这一考虑，本发明设计并合成了一系列香豆素基结构的非线性化合物，并进行了双光子聚合性能的测试。结果表明了该物质具有良好的非线性性能，该化合物可以作为双光子引发剂成功引发单体聚合，在50mw的激光功率下，聚合过程中扫描速率可达100000μm/s。

技术领域

本发明属于有机化学光学领域，具体涉及一种D-π-A结构非线性化合物的制备方法，涉及材料的制备方法及其性能测试。

背景技术

香豆素及其衍生物是第一批在植物中发现的荧光染料。它们广泛分布于许多植物中，迄今已发现100多种天然香豆素化合物。其中，许多香豆素类型分子可以作为荧光染料、激光染料和光电材料，具有良好的稳定性和高荧光量子产率、大斯托克斯位移以及光物理和光化学性质可调、光稳定性好的性质。它们已成为荧光染料、光电分子设计中的首选荧光基团。同时，香豆素类化合物还具有一定的生物活性，广泛应用于生物医药领域。

从分子结构上看，香豆素类化合物由于内酯结构抑制了双键的旋转，从而提高了光稳定性。通过改变香豆素基上的给体-受体部分取代基，控制分子内电荷转移，可以实现多种功能。香豆素分子结构中7位给电子基团、3位和4位吸电子基团的变化，使香豆素类化合物具有不同的荧光性质。香豆素类化合物的功能很大程度上取决于香豆素环上不同位置取代基的性质，尤其是3位和4位取代基的性质。通过合理设计，可以得到性能优异的光电分子。

而非线性光学材料，作为光电材料的一部分，在激光频率转换、四波混频、光束转向、图象放大、光信息处理、光存储、光纤通讯等领域具有越来越多的用途。由于香豆素优良的稳定性和高荧光量子产率、大斯托克斯位移以及通过不同取代基可调节的性质，本发明在此基础上进行进一步的合成，引入烷烃链同时添加不同基团改性，以期望得到更好的非线性光学性能，并对其中作为非线性双光子吸收的性能和作为双光子聚合引发剂的可能性进行了研究。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种D-π-A结构香豆素基非线性材料，其由香豆素基分子，通过碳碳三键作为共轭键桥，连接吩噻嗪或咔唑基团，构成D-π-A结构；其分子结构式为：

（Ⅰ）

或

（Ⅱ）

或

（Ⅲ）

或

（Ⅳ）。

本发明还提供一种如上述的D-π-A结构香豆素基非线性材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、对原料4-溴-2-羟基苯甲醛和3-氧代-3-噻吩-2-基丙酸乙酯进行合成反应，生成产物溴-香豆素；

步骤二、对原料吩噻嗪或3-溴-9H-咔唑通过取代反应加入己烷或十二烷基团；对吩噻嗪和NBS进行溴代反应，在活性位点引入卤代基团溴；

步骤三、对步骤二所得产物进行Sonogashira偶联反应，引入强极性炔羟基团；

步骤四、对步骤三所得产物，在异丙醇中进行去保护，去除羟基；

步骤五、对步骤一和步骤四所得产物进行Sonogashira偶联反应，形成D-π-A结构化合物。