一种含BODIPY结构的共轭有机小分子的制备方法及应用

本发明涉及电化学气体传感，具体而言，涉及一种含bodipy结构的共轭有机小分子的制备方法及应用。

背景技术：

1、随着现代工业的快速发展，有毒有害气体的检测对于环境安全和人类健康有着特殊的必要性。研制高效、稳定、灵敏度高、选择性好的ppm级气体传感器至关重要。基于此，近年来气体传感器得到了科研工作者的广泛关注。气体传感技术的迅猛发展与新型、高效气敏材料的开发有着密切的联系。

2、目前，半导体基气敏材料作为主要的传感材料被设计和开发，尤其以氧化锌薄膜为代表的金属类半导体气敏材料和以聚噻吩、二烷基四噻戊二烯、聚吡咯等为代表的非金属有机半导体材料被广泛研究。虽然已经取得了很大的进步，但目前的半导体传感器仍然存在基线漂移、功耗大、响应和选择性有限等缺点。因此，有必要开发新型气敏材料，以满足气体检测的要求。

3、氟硼二吡咯化合物(简称bodipy)是非常优秀的新兴有机结构之一。其母体结构左右两个吡咯环由一个甲川桥键连接、中间有一个硼氮六元杂环，三个环呈非常好的刚性共轭平面结构，与硼原子连接的两个氟原子位于bodipy核心平面的两端。所以，氟硼二吡咯(bodipy)其独特的光电性质，在有机太阳能电池、光信息存储、自组装材料和光动力治疗等领域具有广泛的应用，此外，具有分子间氢键的bodipy也在检测技术领域受到广泛关注。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供以包含氟硼二吡咯的bodipy分子作为氨气响应单元，通过调控反应单体，开发了一类含bodipy结构的共轭有机小分子，并实现了其在氨气传感上的高响应，高选择性，快速的响应和恢复时间，所以可用作可循环使用的氨气传感器，有效的检测氨气分子。

2、含bodipy结构的共轭有机小分子是通过醛基化的共轭结构单体和吡咯单体以及三氟化硼乙醚通过反应获得，经纯化得到相关有机共轭小分子材料，作为具有极高氨气响应，选择性和恢复性的新型传感材料，在电化学气体传感技术领域鲜有人报道。

3、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

4、一种制备含bodipy结构的共轭有机小分子的方法，含bodipy结构的共轭有机小分子的结构式如下式(1)或式(ⅱ)所示：

5、

6、其中，所述选自如下结构中的任意一种：

7、

8、其中，r1选自h、o、c1～c40的烷基链、烷硫链、烷氧链、氰基、卤素原子、羧基、醛基、羟基、硝基取代基中的任意一种，r2选自c、n、s、se、te中的任意一种；

9、通过带醛基的单体、吡咯单体和三氟化硼乙醚反应获得，所述带醛基的单体结构式为

10、优选地，具体步骤为：在无水、无氧条件下，将带醛基的单体、吡咯单体和tfa在加热回流条件下反应12小时，产物经处理后加入ddq，一小时后再加入三氟化硼乙醚和三乙胺，在加热回流条件下继续反应4小时，反应结束后，将产物提纯，得到含bodipy结构的共轭有机小分子。

11、优选地，带醛基的单体：吡咯单体：ddq：三氟化硼乙醚：三乙胺的摩尔量比例为1:6:1:16:8。

12、优选地，所述反应的反应温度为45～55℃。

13、优选地，无水条件下所用溶剂为无水二氯甲烷。

14、另外，本申请还提供一种如上述方法制备的含bodipy结构的共轭有机小分子在气体传感器气敏材料中的应用。

15、本发明的有益效果如下：

16、1.本发明创新性设计了一类含bodipy结构的共轭有机小分子，以其作为传感材料，基于上述传感材料得到了优异性能的气体传感器，表现出了对氨气的高响应，选择性和稳定性，实现含bodipy结构的共轭有机小分子传感材料在气体传感领域的潜在应用；

17、2.本发明基于的含bodipy结构的共轭有机小分子材料具有反应路线简单、绿色等优点，可实现实际生产方面的应用。

技术特征：

1.一种含bodipy结构的共轭有机小分子的制备方法，其特征在于，所述含bodipy结构的共轭有机小分子结构式如下式(1)或式(ⅱ)所示：

2.根据权利要求1所述的共轭有机小分子的制备方法，其特征在于，具体步骤为：在无水、无氧条件下，将带醛基的单体、吡咯单体和tfa在加热回流条件下反应12小时，产物经处理后加入ddq，一小时后再加入三氟化硼乙醚和三乙胺，在加热回流条件下继续反应4小时，反应结束后，将产物提纯，得到含bodipy结构的共轭有机小分子。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的反应温度为45～55℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，带醛基的单体：吡咯单体：ddq：三氟化硼乙醚：三乙胺的摩尔量比例为1:6:1:16:8。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，无水条件下所用溶剂为无水二氯甲烷。

6.如权利要求1所述的含bodipy结构的共轭有机小分子在气体传感器气敏材料中的应用。

技术总结
本发明属于电化学气体传感技术领域，具体涉及一种基于BODIPY结构的共轭有机小分子的制备方法及应用。本发明以包含氟硼二吡咯的BODIPY分子作为氨气响应单元，通过调控反应单体，开发了一类含BODIPY结构的共轭有机小分子，并实现了其在氨气传感上的高响应，高选择性，快速的响应和恢复时间，所以可用作可循环使用的氨气传感器，有效的检测氨气分子。含BODIPY结构的共轭有机小分子是通过带醛基的共轭结构单体和吡咯单体以及三氟化硼乙醚通过反应获得，经纯化得到相关有机共轭小分子材料，作为具有极高氨气响应，选择性和恢复性的新型传感材料，在电化学气体传感技术领域鲜有人报道。

技术研发人员：龙晓静,王彬彬,王谦,李莉莉
受保护的技术使用者：青岛大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12