CN102585800B - 一种芴吡啶荧光材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芴吡啶荧光材料及其制备方法，特点是该荧光材料是一种芴吡啶有机化合物，其分子式为C₂₃H₁₆N₂，晶系为单斜，空间群为P21/c，晶胞参数 α＝γ＝90°，β＝113.13°，该荧光材料是将2，7-二溴芴、4-吡啶硼酸、四三苯基膦钯和碳酸钠按一定比例合成反应而成，具有明确的空间结构和准确的分子式，合成步骤简单，产率能达到70％-80％；通过在芴的2，7位引入吡啶基团后，增加了其电子云密度，提高了该材料的稳定性以及其溶解性能，增强了该材料的发光性能，提高了该材料的发光效率。

Description

一种芴吡啶荧光材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种荧光材料，尤其是涉及一种芴吡啶荧光材料及其制备方法。

背景技术

荧光材料通常是指在接受了外界能量后，能将能量吸收储存，在黑暗的地方转化为光能的材料。它最早问世于1938年。早期Stokes等人合成了钨酸钙等荧光粉并用于荧光灯中。1948年开发出了磷酸盐荧光粉，此荧光粉发光性能比早期荧光粉有了显著改善。在20世纪60～70年代荧光粉得到了广泛应用。把有光学活性的金属离子或含有共轭基元的有机配体引入到荧光材料中，能够极大地提高荧光材料的发光性能。具有较强荧光发光能力的化合物有着十分重要的潜在应用价值，可开发作为新型功能材料，如发光燃料、激光燃料、增感燃料、荧光探针等。

1963年，美Pope等以电解质溶液为电极，在荧光材料蒽单晶的两侧加400V的直流电压时，观察到了蒽的蓝色电致发光，拉开了以有机荧光材料获得电致发光的序幕。在发光领域中，有机材料的研究日益受到人们的重视。因为有机化合物的种类繁多，可调性好，色彩丰富，色纯度高，分子设计相对比较灵活。近年来发展起来的荧光化学敏感器和分子信号系统更使得荧光探针的方法和应用有了很大程度的提高和扩展，它在药物学、生物学、环境科学、信息科学方面都有广阔的应用前景。在导弹预警上，采用有机荧光材料涂层的UV-CCD(UV-Charge-Coupled Devices)探测器不仅具有全方位、全天候的预警作用，并且具有易于制作大面积的图像传感器的特点。同时材料改良容易，制作工艺简单，成本低廉等优点而引起人们极大关注。目前有机荧光材料的研究异常活跃，集中表现在“材料-工艺-器件-集成”的协同发展。中国专利200910112709.X介绍了一种谷氨酸衍生物的有机荧光材料，该材料在330nm左右的紫外光下发射蓝色荧光，可是其制备条件比较苛刻。中国专利200610124795.2介绍了一种吡啶衍生物的有机荧光材料，此可用于分析和生化中的荧光探针，但是其为与稀土类金属的荧光组合物材料，制备价格比较昂贵。中国专利200810162059.5介绍了一种萘并噁唑衍生物的有机荧光材料，该材料的荧光量子产率较高，但是其合成步骤比较繁琐。

芴由于其独特的化学特性而倍受人们的关注，可以用作有机合成原料，用于静电复印，可代替蒽醌合成阴丹士林染料。芴的2、7、9位上的氢比较活泼，易于取代和裁剪，使得芴的结构具有良好的修饰性能。通过对其结构的裁剪修饰，使其溶解性、成膜性和加工性能得到了极大的提高，有利于提高其材料的荧光量子效率。在芴的2，7位引入吡啶基团后，提高了该材料的稳定性以及其溶解性能，增强了该材料的发光性能，提高了该材料的发光效率以及使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术，提供一种发光效率高的芴吡啶荧光材料及其步骤简单，反应条件温和，产率较高的制备方法。

本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案为：一种芴吡啶荧光材料，该荧光材料是一种芴吡啶有机化合物，其分子式为C₂₃H₁₆N₂，晶系为单斜，空间群为P21/c，晶胞参数α＝γ＝90°，β＝113.13°。

上述芴吡啶荧光材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将2，7-二溴芴、4-吡啶硼酸、四三苯基膦钯和碳酸钠，按质量比1∶2.5～4∶0.03～0.05∶8～14的比列混合于反应装置中；

2)将该反应装置抽真空后充入氮气，并重复该操作3次以上；

3)将乙二醇二甲醚与水以2∶1～1.5的体积比混合成溶液，除氧15分钟以上，然后转移到反应装置中，在氮气的保护下于70-95℃回流反应2-3天；

4)反应完毕待反应液冷却后，用二氯甲烷萃取，合并有机相，用硫酸镁干燥除水；

5)用旋转蒸发仪除去二氯甲烷和乙二醇二甲醚，得固体粉末，然后用淋洗剂过柱分离，得芴吡啶有机化合物，所述的淋洗剂由石油醚和乙酸乙酯按1∶2的体积比配制而成。

与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)合成步骤简单，反应条件温和，产率高，可以达到70％-80％。(2)将具有共轭大π键的吡啶和具有光学活性芴经偶联反应制备一种具有荧光性能的有机化合物，该化合物作为荧光材料具有明确的空间结构(图1)和准确的分子式；含有丰富电子共轭大π键，有利于电子跃迁和能量传递，从而使化合物具有良好的光电活性即较高的发光效率，具有潜在的应用前景。

附图说明

图1为本发明的芴吡啶荧光材料的空间结构图；

图2为本发明的芴吡啶荧光材料的荧光光谱图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

取2，7-二溴芴(2.0g 6.2mmol)，4-吡啶硼酸(2.3g 18.6mmol)，四三苯基膦钯(0.21g0.186mmol)，碳酸钠(5.9g 55.8mmol)混合在150ml的反应装置中，该反应装置抽真空并冲入氮气三次，后加入去氧的乙二醇二甲醚50ml和水25ml的混合液，在氮气的保护下于70℃反应2天。反应完毕后用二氯甲烷萃取，合并有机相，并用硫酸镁干燥除水。用旋转蒸发仪除去二氯甲烷和乙二醇二甲醚，得固体粉末，然用石油醚∶乙酸乙酯＝1∶2(体积比)的淋洗剂过柱分离，得芴吡啶有机化合物。

实施例2：

取2，7-二溴芴(2.0g 6.2mmol)，4-吡啶硼酸(3.4g 27.9mmol)，四三苯基膦钯(0.21g0.186mmol)，碳酸钠(9g 83.6mmol)混合在150ml的反应装置中，该反应装置抽真空并冲入氮气三次，后加入去氧的乙二醇二甲醚60ml和水30ml的混合液，在氮气的保护下于80℃反应3天。反应完毕后用二氯甲烷萃取，合并有机相，并用硫酸镁干燥除水。用旋转蒸发仪除去二氯甲烷和乙二醇二甲醚，得固体粉末，然用石油醚∶乙酸乙酯＝1∶2(体积比)的淋洗剂过柱分离，得芴吡啶有机化合物。

实施例3：

取2，7-二溴芴(4.0g 12.4mmol)，4-吡啶硼酸(4.6g 37.2mmol)，四三苯基膦钯(0.42g0.372mmol)，碳酸钠(11.8g 111.6mmol)混合在250ml的三颈烧瓶中，该反应装置抽真空并冲入氮气三次，后加入去氧的乙二醇二甲醚100ml和水50ml的混合液，在氮气的保护下于95℃反应3天。反应完毕后用二氯甲烷萃取，合并有机相，并用硫酸镁干燥除水。用旋转蒸发仪除去二氯甲烷和乙二醇二甲醚，得固体粉末，然用石油醚∶乙酸乙酯＝1∶2(体积比)的淋洗剂过柱分离，得芴吡啶有机化合物。

以上实施例中参加反应的物质均为化学纯及以上级别。

将上述实施例中制得的芴吡啶有机化合物呈粉末状固体，其分子式为C₂₃H₁₆N₂，晶系为单斜，空间群为P21/c，晶胞参数α＝γ＝90°，β＝113.13°，自然风干后进行荧光性能测试，该化合物显示出如图2所示的良好的荧光性能。

Claims (2)

1.一种芴吡啶荧光材料，其特征在于该荧光材料是一种芴吡啶有机化合物，其分子式为C₂₃H₁₆N₂，晶系为单斜，空间群为P21/c，晶胞参数 α=γ=90°，β=113.13°，芴的9位上无取代基，2,7位的取代基为吡啶，吡啶基团的4位与芴的2,7位相连。

2.一种芴吡啶荧光材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将2,7-二溴芴、4-吡啶硼酸、四三苯基膦钯和碳酸钠，按质量比1：2.5～4：0.03～0.05：8～14的比例混合于反应装置中；

2）将该反应装置抽真空后充入氮气，并重复该操作3次以上；

3）将乙二醇二甲醚与水以2：1～1.5的体积比混合成溶液，除氧15分钟以上，然后转移到反应装置中，在氮气的保护下于70-95℃回流反应2-3天；

4）反应完毕待反应液冷却后，用二氯甲烷萃取，合并有机相，用硫酸镁干燥除水；

5）用旋转蒸发仪除去二氯甲烷和乙二醇二甲醚，得固体粉末，然后用淋洗剂过柱分离，得芴吡啶有机化合物，所述的淋洗剂由石油醚和乙酸乙酯按1:2的体积比配制而成。