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科学研究

黄小波和吴华悦课题组在聚集诱导发光分子的合成与荧光传感研究方面取得系列进展

发布时间:2017-03-10 来源: 编辑: 点击[点击关闭]

  与传统有机荧光分子聚集后导致荧光淬灭相反,具有聚集诱导发光性质的有机分子在聚集态发射强烈的荧光,这一特性使其在荧光传感器、数据贮存装置、商标防伪、生物检测和光电器件等领域具有十分广泛的应用前景。
  我院黄小波、吴华悦课题组近年来一直致力于具有聚集诱导发光性质的有机分子的设计、合成及其固态荧光刺激响应性质研究。该课题组黎辉等同学通过用N-乙基取代二氰亚甲基-4H-吡喃母体结构中的氧原子成功构建了一类具有扭曲分子构象的D-π-A型二氰亚甲基-1,4-二氢吡啶类衍生物 (Scheme 1, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 6737),发现这类化合物具有优异的聚集诱导发光性质,并且这种聚集诱导发光性质是由聚集态下分子内的旋转受阻所导致。


Scheme 1


  该课题组雷云祥等同学设计合成了以N-乙基-1,4-二氢吡啶为基本结构单元,以茚-1,3-二酮为受体单元、三苯胺为给体单元的D-π-A型聚集诱导发光分子 (Scheme 2, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 23138),发现这种具有高度扭曲构象的荧光分子在固态表现出有趣的多重荧光刺激响应性质,即压致变色、有机溶剂诱导的固态荧光变色和酸致变色性质。雷云祥等同学进一步设计合成了以二甲基氨基苯基为供电子基团,分别以丙二腈、氰基乙酸乙酯或茚-1,3-二酮为吸电子基团的D-π-A型具有聚集诱导发光性质的1,4-二氢吡啶类衍生物 (Scheme 3,Dyes Pigm. 2016, 133, 261-272),发现这些具有不同吸电子单元的化合物在固态时表现出不同的荧光刺激响应行为,并发现这些化合物的纳米颗粒在低浓度时,可以作为具有很高生物相容性的荧光成像试剂应用于活体细胞的成像。
 

Scheme 2



Scheme 3

  该课题组刘艳则等同学则设计合成了一系列基于茚-1,3-二酮亚甲基-4H-吡喃和连有不同长度烷氧基苯的D-π-A型聚集诱导发光分子 (Scheme 4,J. Mater. Chem. C 2016, 4, 2862),发现这类化合物在固态的压致变色效应具有明显的链长依赖性,即烷氧基链长度的增加有利于增强其固态样品在外在压力刺激下荧光变色的对比度。刘艳则等同学进一步发现基于带有不同烷基长链的茚-1,3-二酮亚甲基-1,4-二氢吡啶和4-甲基苯构建的D-π-A型聚集诱导发光分子(Scheme 5,J. Mater. Chem. C 2016, 4, 5970)也呈现出具有烷基链长依赖性的压致变色性质,并且相较于4H-吡喃衍生物, 1,4-二氢吡啶类衍生物表现出具有更高对比度的压致变色效应,表明以N-烷基取代4H-吡喃骨架中的氧原子增强分子构象的扭曲程度有利于获得具有高对比度的固态刺激响应型荧光材料。
 
  该课题组周一斌等同学设计合成了一系列以丙二腈、氰基乙酸乙酯为电子受体,以蒽为电子给体的D-π-A型4H-吡喃类荧光分子 (Scheme 6,Dyes Pigm. 2017, 141, 428),发现这些化合物的酸致变色性质只与电子受体的结构类型相关,而其压致变色性质则同时受到电子给体蒽单元的连接位置和电子受体结构的影响。并且由于这些4H-吡喃类荧光分子的固态荧光变色性质可以通过不同的外在刺激进行调控,以不同的外在刺激为输入项、不同的荧光颜色为输出项可以构建不同的分子逻辑门。