RU2663671C2 - Пиразолкарбоксилаты лантанидов, проявляющие люминесцентные свойства в видимом диапазоне - Google Patents

Пиразолкарбоксилаты лантанидов, проявляющие люминесцентные свойства в видимом диапазоне Download PDF

Info

Publication number
RU2663671C2
RU2663671C2 RU2017100582A RU2017100582A RU2663671C2 RU 2663671 C2 RU2663671 C2 RU 2663671C2 RU 2017100582 A RU2017100582 A RU 2017100582A RU 2017100582 A RU2017100582 A RU 2017100582A RU 2663671 C2 RU2663671 C2 RU 2663671C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lanthanides
luminescent properties
pyrazolecarboxylates
visible range
lanthanide
Prior art date
Application number
RU2017100582A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017100582A3 (ru
RU2017100582A (ru
Inventor
Валентина Владимировна Уточникова
Егор Викторович Латипов
Максим Сергеевич Абрамович
Игорь Львович Далингер
Александр Игоревич Далингер
Ирина Анатольевна Вацадзе
Леонид Сергеевич Лепнев
Наталия Петровна Кузьмина
Original Assignee
Сиа Эволед
Валентина Владимировна Уточникова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сиа Эволед, Валентина Владимировна Уточникова filed Critical Сиа Эволед
Priority to RU2017100582A priority Critical patent/RU2663671C2/ru
Publication of RU2017100582A3 publication Critical patent/RU2017100582A3/ru
Publication of RU2017100582A publication Critical patent/RU2017100582A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2663671C2 publication Critical patent/RU2663671C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D231/00Heterocyclic compounds containing 1,2-diazole or hydrogenated 1,2-diazole rings
    • C07D231/02Heterocyclic compounds containing 1,2-diazole or hydrogenated 1,2-diazole rings not condensed with other rings
    • C07D231/10Heterocyclic compounds containing 1,2-diazole or hydrogenated 1,2-diazole rings not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D231/14Heterocyclic compounds containing 1,2-diazole or hydrogenated 1,2-diazole rings not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D409/00Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D409/02Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings
    • C07D409/04Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к комплексам лантанидов с производными пиразоловых кислот, а именно к новым пиразолкарбоксилатам лантанидов общей формулы: Ln(L)3(H2O)x, в которой L означает C3N2A1A2B1B2COO-, и имеет структурную формулу, приведенную ниже, и где Ln=Eu, Tb, Gd, x=2 и А212=Н или A2=СН3, В1=Н, В26Н5 или А1=СН3, В1=Н, В26Н5 или А1=СН3, В1=I, В2=Н или Ln=Eu, х=6 и А1=СН3, В1=Н, В2=C4H3S или Ln=Eu, х=2 и А2=СН3, В1=Н, В2=C4H3S. Данные комплексы лантанидов проявляют люминесцентные свойства и могут быть использованы в оптических приборах и в качестве меток для оптической биовизуализации. 1 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к новым соединениям, а именно к комплексам лантанидов с производными пиразоловых кислот, проявляющим люминесцентные свойства.
Известно, что координационные соединения (КС) лантанидов с органическими лигандами часто проявляют люминесцентные свойства, в том числе, при фото- или электровозбуждении.
При этом, как правило, изначально переходит в возбужденное состояние органический лиганд, после чего энергия передается на ион лантанида, который люминесцирует. В связи с этим, за счет большего поглощения лиганда, чем лантанида, часто использование органических лигандов позволяет повысить интенсивность люминесценции КС лантанидов по сравнению с неорганическими соединениями, такими как нитраты или хлориды [1].
Фундаментальные особенности люминесценции ионов лантанидов, такие как большие времена жизни возбужденного состояния, узкие полосы люминесценции в видимом диапазоне делает координационные соединения лантанидов чрезвычайно интересными для исследования и возможного применения.
В качестве органических лигандов могут быть использованы лиганды разных классов, например, ароматические карбоксилаты, бета-дикетонаты, феноляты, пиразолонаты, основания Шиффа [2, 3].
Важным является также их применение в качестве люминесцентных материалов в оптических приборах, в том числе в качестве эмиссионного слоя в органических светодиодах. Люминесцирующие комплексные соединения лантанидов находят широкое применение в качестве различных меток, в том числе для оптической биовизуализации.
Известны ацилпиразолонаты лантанидов, обладающие люминесцентными свойствами [4-7], но их термическая стабильность не превосходит 200°С. Однако, для использования в органических светодиодах необходима более высокая термическая стабильность, что обуславливает интерес к поиску новых люминофоров.
Ранее были отмечено, что карбоксилаты РЗЭ обладают хорошими люминесцентными характеристиками [8], поэтому поиск новых КС РЗЭ среди ароматических карбоксилатов, к которым относятся и пиразолкарбоксилаты РЗЭ, является актуальной задачей.
В работах [9-10] изучена люминесценция комплексов тербия с производными пиразола, а в работе [11] описан синтез и люминесцентные свойства метилпиразолатов РЗЭ.
Технической задачей, на решение которой направлено представленное изобретение, является расширение арсенала комплексов лантанидов, обладающих люминесцирующими свойствами.
Поставленная задача решена тем, что получены пиразолкарбоксилаты лантанидов общей формулы:
Ln(L)3(H2O)x,
где L-=C3N2A1A2B1B2COO-,
Figure 00000001
где Ln=Eu, Tb, Gd, x=2
и A2=B1=B2=H
или A2=CH3, В1=H, B2=C6H5
или A1=CH3, B1=H, B2=C6H5
или A1=CH3, B1=I, B2=H
или Ln=Eu, х=6 и А1=CH3, B1=H, B2=C4H3S
или Ln=Eu, x=2 и A2=CH3, В1=Н, В2=C4H3S
проявляющие люминесцентные свойства.
Указанные комплексы могут быть получены, например, при взаимодействии гидроксида лантанида и соответствующей кислоты в органической среде. Синтез проводят при взаимодействии избытка свежеосажденного гидроксида лантанида с суспензией соответствующей кислоты в органической среде.
Figure 00000002
При этом происходит растворение гидроксида за счет комплексообразования.
Нерастворенный избыток исходного гидроксида отфильтровывают, а прозрачный раствор быстро упаривают досуха на роторном испарителе.
Следующие примеры конкретного исполнения иллюстрируют заявленное изобретение.
Пример 1.
Комплексы 1-14 получают в соответствии со схемой (I) следующим образом.
К раствору 1.1 ммоль нитрата РЗЭ в 10 мл воды прикапывают стехиометрическое количество водного раствора аммиака. Выпавший гидроксид РЗЭ центрифугируют, трехкратно промывают водой и переносят в стакан с раствором 3 ммоль кислоты в 10 мл смеси ацетон : метанол (3:1). Реакционную смесь оставляют на магнитной мешалке на сутки, при этом происходит растворение за счет комплексообразования. Нерастворенный избыток исходного гидроксида РЗЭ отфильтровывают на бумажном фильтре, прозрачный раствор упаривают досуха на роторном испарителе (30 мин, водоструйный насос, 60°С). Продукт собирают и сушат на воздухе (сутки).
Состав целевого продукта устанавливают по совокупности данных элементного анализа (VarioMicroCube, Elementar, Германия), термического анализа (термоанализатор STA 409, фирма NETZSCH, Германия, в диапазоне температур 20-1000°С в токе аргона, скорость нагрева 10°/мин, начальная масса ~ 5 мг), протонного магнитного резонанса (Avance-400, Bruker).
Наличие и область люминесценции устанавливают путем регистрации спектров люминесценции при возбуждении длиной волны 273,2 нм на люминесцентном спектрометре Perkin-ElmerLS-55 в видимой области. Результаты анализа приведены в Табл. 1.
Для полученных комплексов были исследованы также растворимость в воде и ряде органических растворителях (метод [12]), стабильность на воздухе, термическая стабильность (термический анализ), качество пленок (оптическая микроскопия).
Проведенные исследования показали, что полученные замещенные пиразолкарбоксилаты лантанидов:
- люминесцируют, причем люминесценция комплексов тербия и европия представляет собой ионную люминесценцию соответствующего лантанида, сенсибилизированную органическим лигандом;
- хорошо растворимы в воде или в таких органических растворителях, как метанол, этанол, ацетонитрил, ДМСО, хлороформ, что позволяет получать тонкие пленки из раствора.
- стабильны на воздухе и при нагревании больше 200°С
Среди полученных соединений наиболее интересным является комплекс Tb(L3)32О)22=СН3, В1=Н, В2=C6H5), обладающий высокой интенсивностью ионной фотолюминесценции в зеленой области (квантовый выход QY=100%)
1 Bunzli, J.-C.G., Eliseeva, S.V., in Lanthanide Luminescence: Photophysical, Analytical and Biological Aspects, P.H. a. H. Harma, Editor. 2010, Springer Ser Fluoresc.
2 Kotova, O.V., Utochnikova, V.V., Kuzmina, N.P., J. Mater. Chem., 2012. 22: p. 4897.
3 Utochnikova, V.V., Kovalenko, A.D., Burlov, A.D., Marciniak, L., Ananyev, I., Kalyakina, A.S., Kurchavov, N.A., Kuzmina, N.P., Dalton Trans., 2015. 44(12660-12669).
4 Ю.А. Белоусов, В.В. Уточникова, С.С. Кузнецов, М.Н. Андреев, В.Д. Долженко, А.А. Дроздов, Коорд. Хим., 2014, 40(9), 543-549.
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
* «-» растворимость ниже 1 г/л;
«+» растворимость выше 1 г/л,
«-//-» не определялась.
5 Pettinari, С., Pettinari, R., Marchetti, F., et al., Inorg. Chem. Commun., 2003, vol. 6, p. 1423
6 Li, B. and Umitani, S., Appl. Phys. Lett., 1998, vol. 72, p. 2217.
7 Xin, H., Li, F.Y., Shi, M., et al., J. Am. Chem. Soc., 2003, vol. 125, p. 7166
8 В.В. Уточникова, H.П. Кузьмина, Коорд. Хим., 2016, 42(10), 640-656.
9 С.Б. Мешкова и др., Оптика и спектроскопия, 2006, т. 100, №6, с. 908-912
10 S.V. Meshkova et al., Russian J. of Coord. Chemistry, 2008, v. 34, Nol 1, hh 858-863
11 Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2016» (МГУ им. М.В.Ломоносова, Россия, 11-15 апреля 2016 г), стендовый доклад 14.04.2016 «Синтез и исследование люминесцентных свойств метилпиразолатов РЗЭ»
12 Utochnikova, V., Pietraszkiewicz, О., Pietraszkiewicz, М., Kuzmina, N., J. of Photochem. and Photobiology A: Chemistry, 2013. 253: p. 72-80.

Claims (12)

1. Пиразолкарбоксилаты лантанидов общей формулы
Ln(L)3(H2O)x,
где L-=C3N2A1A2B1B2COO-,
Figure 00000007
где Ln=Eu, Tb, Gd, x=2
и А212
или A2=СН3, В1=Н, В26Н5
или А1=СН3, В1=Н, В26Н5
или А1=СН31=I, В2
или Ln=Eu, х=6 и А1=СН3, В1=Н, В2=C4H3S
или Ln=Eu, х=2 и А2=СН3, В1=Н, В2=C4H3S
проявляющие люминесцентные свойства.
RU2017100582A 2017-01-11 2017-01-11 Пиразолкарбоксилаты лантанидов, проявляющие люминесцентные свойства в видимом диапазоне RU2663671C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017100582A RU2663671C2 (ru) 2017-01-11 2017-01-11 Пиразолкарбоксилаты лантанидов, проявляющие люминесцентные свойства в видимом диапазоне

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017100582A RU2663671C2 (ru) 2017-01-11 2017-01-11 Пиразолкарбоксилаты лантанидов, проявляющие люминесцентные свойства в видимом диапазоне

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017100582A3 RU2017100582A3 (ru) 2018-07-12
RU2017100582A RU2017100582A (ru) 2018-07-12
RU2663671C2 true RU2663671C2 (ru) 2018-08-08

Family

ID=62914556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017100582A RU2663671C2 (ru) 2017-01-11 2017-01-11 Пиразолкарбоксилаты лантанидов, проявляющие люминесцентные свойства в видимом диапазоне

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2663671C2 (ru)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100117521A1 (en) * 2006-10-11 2010-05-13 Merck Patent Gmbh Patents & Scientific Information Lanthanoid emitter for oled applications

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100117521A1 (en) * 2006-10-11 2010-05-13 Merck Patent Gmbh Patents & Scientific Information Lanthanoid emitter for oled applications

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S.V. MESHKOVA ET AL. "Terbium and Dysprosium Complexes with Pyrazole-5-Carboxylic Acids. A Relation of Luminescent Properties to the Characteristics of the Ligands", Russian Journal of Coordination Chemistry, 2008, vol.34, N 11, pp. 858-863. *
ЛИПАТОВ Е.В. и ДР. "Синтез и исследование люминесцентных свойств метилпиразолатов РЗЭ", стендовый доклад 14.04.2016 на конференции "Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов 2016" (МГУ им. М.В.Ломоносова, Россия, 11-15 апреля 2016). *
С.Б. МЕШКОВА и ДР. "Усиление люминесценции комплексов Tb3+ с производными пиразола путем устранения внутри и межмолекулярных потерь энергии", Оптика и спектроскопия, 2006, том 100, N 6, с.908-912, табл.2. *
С.Б. МЕШКОВА и ДР. "Усиление люминесценции комплексов Tb3+ с производными пиразола путем устранения внутри и межмолекулярных потерь энергии", Оптика и спектроскопия, 2006, том 100, N 6, с.908-912, табл.2. S.V. MESHKOVA ET AL. "Terbium and Dysprosium Complexes with Pyrazole-5-Carboxylic Acids. A Relation of Luminescent Properties to the Characteristics of the Ligands", Russian Journal of Coordination Chemistry, 2008, vol.34, N 11, pp. 858-863. ЛИПАТОВ Е.В. и ДР. "Синтез и исследование люминесцентных свойств метилпиразолатов РЗЭ", стендовый доклад 14.04.2016 на конференции "Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов 2016" (МГУ им. М.В.Ломоносова, Россия, 11-15 апреля 2016). *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017100582A3 (ru) 2018-07-12
RU2017100582A (ru) 2018-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nockemann et al. Photostability of a highly luminescent europium β-diketonate complex in imidazolium ionic liquids
Lunstroot et al. Ionic liquid as plasticizer for europium (III)-doped luminescent poly (methyl methacrylate) films
Han et al. Luminescence and white-light emitting luminescent sensor of tetrafluoroterephthalate-lanthanide metal–organic frameworks
JP6155383B2 (ja) 蛍光体、発光素子及び発光装置
JP5371009B2 (ja) 希土類錯体およびその利用
Xu et al. White-light emission based on a single component Sm (III) complex and enhanced optical properties by doping methods
Hongfang et al. Fluorescence enhancement of Tb (III) complex with a new β-diketone ligand by 1, 10-phenanthroline
Bortoluzzi et al. Preparation of photoluminescent PMMA doped with tris (pyrazol-1-yl) borate lanthanide complexes
US7683183B2 (en) Emissive monomeric metal complexes
Galán et al. Visible and near-infrared emission from lanthanoid β-triketonate assemblies incorporating cesium cations
Chauhan et al. Preparation, characterization and luminescence behavior of some samarium complexes
Wen et al. Ln 3+-mediated formation of luminescent ionogels
Kalyakina et al. Lanthanide Fluorobenzoates as Bio‐Probes: a Quest for the Optimal Ligand Fluorination Degree
Kariaka et al. Coordination compounds based on CAPh type ligand: synthesis, structural characteristics and luminescence properties of tetrakis-complexes CsLnL4 with dimethylbenzoylamidophosphate
Wang et al. Synthesis, radii dependent self-assembly crystal structures and luminescent properties of rare earth (III) complexes with a tripodal salicylic derivative
Bala et al. Synthesis, photoluminescence behavior of green light emitting Tb (III) complexes and mechanistic investigation of energy transfer process
Ullmann et al. Mixed-ligand lanthanide complexes supported by ditopic bis (imino-methyl)-phenol/calix [4] arene macrocycles: synthesis, structures, and luminescence properties of [Ln 2 (L 2)(MeOH) 2](Ln= La, Eu, Tb, Yb)
CN110885340A (zh) 一种含有铕的双核双配体稀土复合荧光材料及其制备方法
CN108314636B (zh) 一种多芳基硫振荡发光材料及其制备方法和应用
Horniichuk et al. Efficient sensitized luminescence of binuclear ln (III) complexes based on a chelating bis-carbacylamidophosphate
Gawryszewska et al. The ligand-to-metal energy transfer and the role of Lewis base ligands and silver plasmons in emission of new type of lanthanide phosphors
RU2663671C2 (ru) Пиразолкарбоксилаты лантанидов, проявляющие люминесцентные свойства в видимом диапазоне
CN110885676A (zh) 一种双核双配体的稀土复合荧光材料及其制备方法
Kim et al. Dual vis-NIR emissive bimetallic naphthoates of Eu–Yb–Gd: A new approach toward Yb luminescence intensity increase through Eu→ Yb energy transfer
CN105037423A (zh) 一种短波紫外激发的高效的稀土配合物发光材料

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210112