新型酯基苯胺氮杂环衍生物的合成、晶体结构及非线性光学性质

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 1960年Maiman发现激光,次年Franken发现激光与物质作用产生的倍频现象,拉开了非线性光学(Nonlinear Optics, NLO)及其材料研究的序幕。非线性光学效应按其非线性效应可分为二阶非线性光学效应和三阶非线性光学效应,在二阶非线性光学效应中,较重要的有倍频效应(SHG),混频效应,泡克尔斯效应等,在三阶非线性光学效应中,目前研究的大多是光限幅效应与双光子效应。

     双光子吸收通常是指材料分子在强脉冲激光激发下发生极化,通过所谓虚中间态(virtue state)同时吸收两个光子达到高能态的过程。双光子吸收及相关的光物理化学过程以其特有的三维处理能力和极高的空间分辨本领,在生物,物理,化学,医学,微电子技术等广泛领域显示出变革性的应用潜力。双光子吸收材料分子的结构简单,分子平面性好,具有长波激发短波发射的特点,入射激光能量较低,有效降低了光漂白和光损伤性,为该类物质应用于生命科学奠定了基础。

     苯胺衍生物因其具有优异的化学性质和生物性质,使之在化学、生物等研究领域应用广阔。安徽大学李小成、张琼副教授和吴杰颖教授以N-苯基二乙醇胺为原料,经酯化、甲酰化、关环反应合成了一种新型酯基苯胺氮杂环衍生物(FB-OAC)。通过解析晶体结构,发现在苯胺上修饰的酯基,能有效提高分子的脂溶性;FB-OAC的晶体结构属于三斜晶系,Pī空间群,分子C^N^C的空间构型有利于与金属配位,分子平面性好,用1-四氢萘酮引入芳环构建良好的共轭体系,提升了化合物的非线性光学性能,是一种良好的非线性光学材料;通过Z扫描方法研究FB-OAC的非线性光学性质,研究结果表明:FB-OAC在760 nm激发波长下最大双光子吸收截面s达6730 GM,双光子吸收系数b为0.155 cm•GW-1,具有较大的双光子吸收截面和较高的双光子吸收系数;当酯基水解成羟基后,具有较好的生物相容性,综上FB-OAC有望在生物显影等方面得到应用。

FB-OAC分子结构

DOI: 10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.19274

基金项目:国家自然科学基金 (51672002);安徽大学人才建设经费 (S020118002/073)

作者简介:李小成 (1995 - ),男,汉族,安徽阜阳人,硕士研究生,主要从事光电功能材料的研究。E-mail: 2286946186@ qq. com

通信联系人:张琼,副教授,E-mail: zhangqiong.314@163.com;吴杰颖,教授,E-mail: jywu1957@163.com

吴杰颖教授

吴杰颖,教授,主要从事无机化学、配位化学、材料化学及相关方面的科研工作。主持并完成多项国家自然科学基金和多项安徽省自然科学基金和国家重点实验室基金项目。近年在Chem. Commun.,Cryst. Growth & Des.,Dalton Trans., J. Mater. Chem.等学术期刊发表SCI收录论文125篇,他引729次。获授权国家发明专利5项。先后获得安徽省高等学校科学技术进步二等奖、省自然科学优秀学术论文二等奖、省高等学校省级优秀科技成果一等奖。


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