一种基于中性两亲分子的连续光捕获系统及其制备方法和应用

本发明涉及有机发光材料，具体涉及一种基于中性两亲分子的连续光捕获系统及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，科学家们利用荧光共振能量转移(fluorescence resonance energytransfer，fret)的原理来构筑光捕获体系。然而，以往报道的人工光捕获体系存在合成步骤繁琐，构筑体系单一，并且常见于有机相中，对环境污染较大，发展容易受限。由于光捕获中大部分能量给体及受体是疏水的，在水相中可以构建良好的聚集诱导发光(aie)纳米体系。而两亲性分子是很好的水相自组装单体。因此，为了理解和模拟自然光捕获过程以及提高其效率，基于两亲分子在水相体系中建立多步能量转移体系的光捕获系统就变得尤为重要。

2、水溶液中的荧光纳米材料因其在离子传感、生物成像和光捕获中的应用而受到大量关注。由于非共价键的动力学性质，超分子自组装为制备纳米聚集体提供了有效策略，并赋予了这些材料刺激响应特性。以往的报道水相光捕获系统多集中于离子型两亲体的自组装。而利用中性两亲分子构建纳米光捕获平台以进行连续能量转移则十分少见。中性体系赋予了纳米颗粒更好的稳定性，将大大提高光捕获的效率和抗干扰性。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种基于氰基苯乙烯的bola型中性两亲分子的连续光捕获系统的制备方法及其应用。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

2、为了构建一种连续光捕获系统，我们设计并合成出一种bola型两亲分子化合物m，它的母核为氰基苯乙烯基团，赋予该分子荧光发射性能，两端修饰柔性的寡聚乙二醇链(oeg)，赋予m两亲性并在水中具备良好的自组装形态；化合物m的结构式如下：

3、

4、本发明以化合物m自组装形成纳米组装体m负载受体荧光染料和作为能量给体，以疏水荧光染料rh6g(罗丹明6g)和sr101(磺基罗丹明101)依次作为中继受体和最终受体，构建连续光捕获系统。

5、本发明还提供了上述连续能量转移光捕获系统的制备方法，包括以下步骤：

6、(1)制备化合物m：

7、由化合物b与化合物c进行williamson醚化反应生成目标化合物m；

8、n2氛围下，将化合物c、碳酸钾、加入无水乙腈、化合物b混合，加热回流反应24h；反应完全后，旋蒸，纯化得黄褐色油状液体的化合物m；

9、其中，化合物c、化合物b的摩尔比为1.9:0.9；

10、所述化合物b的结构式为：

11、所述化合物c的结构式为：

12、(2)制备基于中性两亲分子的连续光捕获系统：

13、将化合物m溶于水中并自组装形成蓝色荧光发射的纳米组装体m；加入含荧光染料rh6g的溶液，超声后得到发生第一次荧光共振能量转移的光捕获系统；加入含荧光染料sr101的溶液，超声后得到连续能量转移的光捕获系统。

14、优选的，化合物m、rh6g和sr101的摩尔比为1000:1:1～1000:5:5(例如1000:5:1、1000:5:2、1000:5:3、1000:5:4、1000:5:5)。

15、优选的，化合物m在水中的浓度为283μm-1000μm。

16、优选的，加入含荧光染料rh6g的溶液后，发生第一次荧光共振能量转移，形成m-rh6g组装体，荧光颜色由蓝色逐渐变为黄色；rh6g的结构如下所示：

17、

18、其吸收波长和化合物m的发射光谱有良好重叠，保证了能发生一步荧光共振能量转移(fret)的发生。

19、优选的，加入含荧光染料sr101的溶液后，发生第二次荧光共振能量转移，形成m-rh6g-sr101组装体，荧光颜色由黄色逐渐变为橙色；sr101结构如下所示：

20、

21、其吸收波长和m-rh6g组装体的发射光谱有一定重叠，保证了二次荧光共振能量转移的发生。

22、本发明还提供了上述连续光捕获系统在制备发光材料中的应用，该发光材料为可调谐光致发光材料，具有荧光可调的性质，激发波长为408nm。

23、上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

24、(1)本发明所述光捕获体系是在水溶液中构建，具有成本低、绿色环保无污染的效果，形式为水分散的超分子纳米颗粒，具有结构稳定、高效发光特性等，中性两亲分子的特性使得纳米体系可以稳定储存1年而不变化；

25、(2)本发明提供的光捕获体系具有两步连续能量转移过程，能更好地模拟自然界光合作用能量转递过程；

26、(3)本发明选取氰基苯乙烯作为能量给体，其具备聚集诱导发光(aie)性能，在聚集状态下荧光显著增强且合成简便；

27、(4)本发明提供的光捕获体系在较低的给受体比例情况下仍能较好转移能量，单位受体能够承接高达几百甚至上千倍数量给体转移的能量，同时具备高效能量转移能力优点，第一步能量转移为化合物m至一次受体rh6g，其最高能量转移效率达34.19％，第二步能量转移为一次受体rh6g至二次受体sr101，其最高能量转移效率达14.76％；

28、(5)本发明提供的光捕获体系的荧光变化是可调节的，因此在制备信息加密的新型发光材料方面具有巨大潜力。

技术特征：

1.一种基于中性两亲分子的连续光捕获系统，其特征在于，所述光捕获系统以化合物m自组装形成纳米组装体m负载受体荧光染料和作为能量给体，以荧光染料作为能量受体；

2.根据权利要求1所述的连续光捕获系统，其特征在于，所述荧光染料包括中继受体rh6g和最终受体sr101；

3.根据权利要求1所述的连续光捕获系统，其特征在于，所述化合物m、rh6g、sr101的摩尔比为1000:1:1～1000:5:5。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的连续光捕获系统的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的连续光捕获系统的制备方法，其特征在于，所述化合物m由化合物b与化合物c反应生成，包括以下步骤：

6.根据权利要求4所述的连续光捕获系统的制备方法，其特征在于，所述化合物m在水中的浓度为283μm-1000μm。

7.根据权利要求4所述的连续光捕获系统的制备方法，其特征在于，加入含荧光染料rh6g的溶液后，发生第一次荧光共振能量转移，形成m-rh6g组装体，荧光颜色由蓝色变为明显黄绿色发光。

8.根据权利要求4所述的连续光捕获系统的制备方法，其特征在于，加入含荧光染料sr101的溶液，发生第二次荧光共振能量转移，形成m-rh6g-sr101组装体，荧光颜色由黄绿色变为橙色。

9.一种根据权利要求1-3任一项所述的连续光捕获系统在制备发光材料中的应用，其特征在于，所述发光材料为可调谐光致发光材料，具有荧光可调的发射带，激发波长为408nm。

技术总结本发明涉及有机发光材料技术领域，公开了一种基于中性两亲分子的连续光捕获系统及其制备方法和应用。本发明以一种bola型分子化合物M自组装形成纳米组装体M负载受体荧光染料和作为能量给体，以荧光染料作为能量受体，其中中继受体为RH6G，最终受体为SR101。化合物M以氰基苯乙烯基团为母核，两端修饰柔性的寡聚乙二醇链(OEG)基团，可在水溶液中自组装形成超分子纳米颗粒，其负载上述受体形成连续光捕获体系。本发明的光捕获系统具有合成简单、多色荧光发射容易实现、具有良好生物相容性、绿色环保等特点，同时这种基于三元荧光团的多荧光发射特性将为未来开发具有智慧型荧光材料提供新的思路。技术研发人员：肖唐鑫,党潇漫,唐璐,吴可慧,李正义,孙小强受保护的技术使用者：常州大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2