[发明专利]一种三聚茚基双香豆素-咔咯类三重态光敏剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种式(I)所示的三聚茚基双香豆素‑咔咯类三重态光敏剂及其制备方法和应用，使用2‑溴‑7，12‑双香豆素基三聚茚衍生物与硼酸酯咔咯衍生物发生Suzuki偶联反应得到三聚茚基双香豆素‑咔咯三重态光敏剂。该三重态光敏剂在可见光区具有高的摩尔消光系数和长的三重态寿命。在589nm下激发，用苝二酰亚胺(PBI)作为三重态受体，通过三重态‑三重态湮灭实现有效的红光向黄光的上转换发光。这一性能使其在光催化、光动力治疗、生物荧光成像等领域有广泛应用。

技术领域

本发明涉及精细有机合成和光子上转换技术领域，具体涉及一种三聚茚基双香豆素-咔咯类三重态光敏剂及其制备方法和应用。

背景技术

上转换是将低能量(长波段)光转换为高能量(短波段)光的光致发光技术。目前，实现上转换的方法主要有双光子吸收上转换、稀土材料上转换和基于三重态-三重态湮灭(triplet-tripet annihilation，TTA)上转换等。与前两种上转换手段相比，TTA上转换技术所需激发光能量低(地表太阳光能量便能实现)；敏化剂对可见光的吸收较强；可通过选择能级匹配的能量给体与受体实现激发波长与发射波长的可调，将不同长波段的光转换成高能量的光，从而实现大的反斯托克位移；上转换量子效率高。近几十年来，因其在太阳能电池、生物成像以及低能光子的光催化等领域具有重要应用价值而受到研究者的广泛关注。

TTA上转换体系由光敏剂(能量给体)与湮灭剂(能量受体)组成。三重态光敏剂吸收激发光跃迁到激发单重态(*S₁)，经过系间窜越到达激发三重态(*T₁)，随后与能量受体发生碰撞，实现三重态-三重态能量转移，产生一个高能级的激发单重态，通过辐射跃迁产生上转换荧光回到基态。

对于三重态光敏剂，要求具有高效的系间窜越能力和长寿命的三线态激发态，以及对激发光的强吸收。典型方法是引入重原子来促进单重态激发态发生系间窜跃，有些金属配合物光敏剂可以达到100％的系间窜跃。但此类三重态光敏剂因为制备成本高、毒性大，而且会缩短三重态寿命，限制了其在三重态光子晶体以及生物方面的应用。因而，研发新的无重金属三重态有机光敏剂具有重要的科学意义和应用价值。

咔咯衍生物具有较强的Soret带(420nm左右)和中等吸收强度Q带(500～700nm)特征吸收，作为优良的电子受体，在光电转换领域一直备受关注。特别的是，即使没有重原子效应，无金属咔咯的激发也可以产生三重态。香豆素衍生物具有优异的光物理性质，包括很强的光吸收能力、荧光量子产率高、Stokes位移大等特点。由于香豆素的荧光光谱和咔咯的紫外-可见吸收光谱有大面积的重叠，有关研究表明含有香豆素及咔咯的二元体系存在高效的分子内能量转移过程。因此，本发明以具有大的刚性共轭结构的三聚茚为桥联单元，将两个香豆素给体分子和一个咔咯受体分子连接在三聚茚2，7，12位上，构成具有高效能量转移星型化合物，可以作为一种新型的无金属三重态光敏剂应用于三重态-三重态湮灭(TTA)上转换技术领域。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种三聚茚基双香豆素-咔咯类三重态光敏剂及其制备方法和应用。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

本发明涉及的一种三聚茚基双香豆素-咔咯类三重态光敏剂及其制备方法和应用，其特征在于，其结构式如式(I)所示：

一种三聚茚基双香豆素-咔咯类三重态光敏剂的制备方法和应用，步骤如下：