一种轴手性圆偏振发光液晶化合物及其制备方法与应用

本发明属于手性发光液晶，尤其涉及一种轴手性圆偏振发光液晶化合物及其制备方法与应用。

背景技术：

1、通过液晶体系实现圆偏振发光主要有两条途径：一、在商业非手性向列相液晶(如5cb、e7等)中掺杂手性剂与非手性发光染料；二、直接合成手性发光液晶。

2、其中，手性掺杂体系虽然研究较多，但往往要面临添加剂种类繁多、分子匹配性差和发光染料易相分离等问题，导致体系复杂，调整困难；而手性发光液晶由于需要兼顾分子手性引入、液晶性能与发光性能导致分子设计困难，从而较少报道。

3、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种轴手性圆偏振发光液晶化合物及其制备方法与应用，旨在解决现有技术中缺乏具有优异圆偏振发光性能的新型手性发光液晶材料的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种轴手性圆偏振发光液晶化合物，所述轴手性圆偏振发光液晶化合物具有以下化学结构式：

4、其中，r1选自取代或非取代的烷基，r2选自氢、取代或非取代的烷基中的一种。

5、第二方面，本发明提供一种所述轴手性圆偏振发光液晶化合物的制备方法，包括步骤：

6、s1、将化合物1与三氟甲磺酸酐、碱在卤代烃溶剂中反应得到化合物2；

7、s2、将所述化合物2与磷叶立德在第一有机溶剂中反应得到化合物3的外消旋体；

8、s3、将所述化合物3的外消旋体与对甲酰基苯基硼试剂、钯盐、膦配体、碱在第二有机溶剂中反应得到化合物4的外消旋体，对所述化合物4的外消旋体进行手性柱层析分离，得到单一手性的对映异构体，即化合物(s)-4与化合物(r)-4；

9、s4、将所述化合物(s)-4、化合物(r)-4分别和苯乙腈衍生物、碱在第三有机溶剂中反应，分别得到所述轴手性圆偏振发光液晶化合物(s)-v与(r)-v。

10、以上合成路线如下所示：

11、

12、步骤s1中，可选地，所述碱为吡啶、三乙胺和三异丙胺中的至少一种；卤代烃溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷和三氯甲烷中的至少一种。

13、可选地，所述化合物1与三氟甲磺酸酐的摩尔比为1:1.2，所述化合物1与所述碱的摩尔比为1:2。

14、可选地，所述化合物1与三氟甲磺酸酐、所述碱在所述卤代烃溶剂中的反应温度为0-40℃，反应时间为1-24h。

15、步骤s2中，可选地，所述化合物2与磷叶立德的摩尔比为1.13:1。

16、可选地，所述第一有机溶剂为四氢呋喃、甲基四氢呋喃、乙醚和1,4-二氧六环中的至少一种。

17、可选地，所述化合物2与磷叶立德在第一有机溶剂中的反应温度为-80-40℃，反应时间为1-24h。

18、步骤s3中，可选地，所述对甲酰基苯基硼试剂为对甲酰基苯基硼酸或对甲酰基苯基硼酸酯。

19、可选地，所述钯盐为氯化钯、醋酸钯和三氟甲磺酸钯中的至少一种。

20、可选地，所述膦配体为三苯基膦、4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽、2-双环己基膦基-2',6'-二甲氧基联苯和2-双环己基膦-2',4',6'-三异丙基联苯中的至少一种。

21、可选地，所述碱为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯或叔丁醇钾中的至少一种。

22、可选地，所述第二有机溶剂为乙腈、二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺和甲苯中的至少一种。

23、可选地，所述化合物3的外消旋体与对甲酰基苯基硼试剂、所述钯盐、所述膦配体、所述碱在所述第二有机溶剂中的反应温度为80-120℃，所述反应时间为6-48h。

24、可选地，所述对化合物4的外消旋体进行手性柱层析分离采用的溶剂体系为正己烷与异丙醇的混合溶剂，所述正己烷与异丙醇的体积比为4:1～200:1。

25、可选地，所述手性柱为ib、id、if和ih柱中的一种。

26、步骤s4中，可选地，所述碱为甲醇钠、乙醇钠和哌啶中的至少一种。

27、可选地，所述第三有机溶剂为甲醇、乙醇和吡啶中的至少一种。

28、可选地，所述化合物(s)-4或化合物(r)-4与苯乙腈衍生物、碱在所述第三有机溶剂中反应的温度为40-120℃，反应时间为6-48h。

29、第三方面，本发明提供一种所述轴手性圆偏振发光液晶化合物在光学数据存储、光量子信息学、手性识别和医学成像中的应用。

30、本发明具有以下有益效果：

31、本发明针对手性发光液晶设计上的困难，通过引入柔性手性基团亚烷基环己烷，使分子同时具备手性与液晶性，并与聚集诱导发光(aie)基团氰基二苯基乙烯相结合，得到了手性1-(4-氰基二苯乙烯基苯基)-4-亚烷基环己烷骨架也为未见报道的新型骨架，使化合物在聚集态(晶态、液晶态)下仍能具有发光性能。这是首次将结构基元中的轴手性基元亚烷基环己烷应用在液晶体系中。因此，本发明制得了一种兼具手性、液晶性与发光性能的新型轴手性发光液晶化合物分子，实现了轴手性液晶化合物的圆偏振发光性能，具有极高的圆偏振发光亮度bcpl和光量子效率。

技术特征：

1.一种轴手性圆偏振发光液晶化合物，其特征在于，具有以下化学结构式：

2.一种如权利要求1所述的轴手性圆偏振发光液晶化合物的制备方法，其特征在于，包括步骤：

3.根据权利要求2所述的轴手性圆偏振发光液晶化合物的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述碱为吡啶、三乙胺和三异丙胺中的至少一种；卤代烃溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷和三氯甲烷中的至少一种；

4.根据权利要求3所述的轴手性圆偏振发光液晶化合物的制备方法，其特征在于，所述化合物1与三氟甲磺酸酐、所述碱在所述卤代烃溶剂中的反应温度为0-40℃，反应时间为1-24h。

5.根据权利要求2所述的轴手性圆偏振发光液晶化合物的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述化合物2与磷叶立德的摩尔比为1.13:1；

6.根据权利要求5所述的轴手性圆偏振发光液晶化合物的制备方法，其特征在于，所述化合物2与磷叶立德在第一有机溶剂中的反应温度为-80-40℃，反应时间为1-24h。

7.根据权利要求2所述的轴手性圆偏振发光液晶化合物的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述对甲酰基苯基硼试剂为对甲酰基苯基硼酸或对甲酰基苯基硼酸酯；

8.根据权利要求2所述的轴手性圆偏振发光液晶化合物的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述对化合物4的外消旋体进行手性柱层析分离采用的溶剂体系为正己烷与异丙醇的混合溶剂，所述正己烷与异丙醇的体积比为4:1～200:1；

9.根据权利要求2所述的轴手性圆偏振发光液晶化合物的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述碱为甲醇钠、乙醇钠和哌啶中的至少一种；

10.一种如权利要求1所述的轴手性圆偏振发光液晶化合物在光学数据存储、光量子信息学、手性识别和医学成像中的应用。

技术总结本发明属于手性发光液晶领域，具体公开一种轴手性圆偏振发光液晶化合物及其制备方法与应用。轴手性圆偏振发光液晶化合物具有以下化学结构式：或R<supgt;1</supgt;选自取代或非取代的烷基，R<supgt;2</supgt;选自氢、取代或非取代的烷基中的一种。本发明首次在液晶体系中引入柔性手性基团亚烷基环己烷，使分子同时具备手性与液晶性，并与聚集诱导发光基团氰基二苯基乙烯相结合，得到手性1‑(4‑氰基二苯乙烯基苯基)‑4‑亚烷基环己烷新型骨架，使其在聚集态(晶态、液晶态)下仍能具有发光性能。本发明提供了一种兼具手性、液晶性与发光性能的新型轴手性发光液晶化合物，具有极高的圆偏振发光亮度和光量子效率，实现了优异的圆偏振发光性能。技术研发人员：余振强,邱圣祺,姚田林,李美园,肖遥受保护的技术使用者：深圳大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27