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近年来,小分子有机凝胶(LMOGs)因其在有机光电材料、场效应晶体管、化学传感器、近红外探针等方面具有应用价值引起人们的广泛关注。传统的有机凝胶剂一般含有氢键给受体单元(如,酰胺、氨基酸、糖或脲基等)、长烷基链或胆固醇,但是,这些胶凝化基团在凝胶相中会形成不具有光电活性的结构域,可能会阻碍光电信号在有序组装体中的传输。此外,从绿色有机合成的角度出发,在凝胶剂中引入这些胶凝基团会降低合成的原子经济性。因此,设计合成不含上述经典胶凝单元的非经典π-凝胶剂得到了人们的关注。值得一提的是,含氮杂环化合物(如,咔唑、嘧啶等)具有反应位点多、反应活性高、分子结构易于修饰、光稳定性和热稳定性好、荧光发射能力强等优点,在有机光电功能材料方面具有重要的应用价值。在本文中,我们合成了咔唑修饰的嘧啶衍生物,并研究了它们的自组装及荧光传感性能。取得如下创新性研究结果:合成了咔唑修饰的嘧啶衍生物CM、CMH、CMCl和CMBr和叔丁基咔唑修饰的嘧啶衍生物TCM、TCMH、TCMCl和TCMBr。发现,不含传统胶凝基团的CM、CMCl、CMBr、TCM、TCMCl和TCMBr能在有机溶剂中形成稳定的凝胶。成凝胶过程中的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱的变化表明p-p相互作用是分子自组装的主要驱动力。此外,所获得的有机凝胶和干凝胶均具有较强的发光能力,在三氟乙酸作用下,可发生凝胶-溶液的相变,同时伴随着发光强度的显著降低。特别地,干凝胶薄膜的蓝色荧光可被三氟乙酸蒸气快速猝灭,薄膜对三氟乙酸蒸气的检测限达到95 ppb;当TFA蒸气浓度为96 ppm时,响应时间为0.6 s。合成了含嘧啶的β-亚氨酮CPPA和TCPPA及其二氟化硼配合物CPPAB和TCPPAB。发现,含有叔丁基咔唑的TCPPA和TCPPAB在环己烷等有机溶剂中能形成凝胶,可见,叔丁基咔唑在非经典凝胶剂的凝胶化过程中起到至关重要的作用。温度依赖的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱的变化说明分子间π-π相互作用是TCPPA和TCPPAB成凝胶的主要驱动力。所得到的有机凝胶和干凝胶薄膜均能发射较强的荧光。以基于TCPPAB的干凝胶薄膜为例,我们讨论了其对TFA蒸气的荧光传感性能,发现,薄膜对TFA的响应时间和检测限分别为0.8 s和260 ppb。值得一提的是,二氟化硼配合物CPPAB和TCPPAB显示出压致荧光变色性质。研磨使固体TCPPAB的发光颜色由绿色变为橙色,最大发射波长由531 nm红移到571 nm,可使固体CPPAB的发光颜色由橙色变为黄色,最大发射波长由577 nm蓝移到557 nm。二者表现出不同的压致荧光变色行为的原因在于:由于叔丁基咔唑的空间阻碍作用使TCPPAB在合成样品中以单分子的形式存在,研磨后,形成了J-聚集体,引起荧光发射峰的红移;CPPAB在合成样品中形成了π-聚集体,研磨使分子间π-π相互作用减弱,从而引起发射峰蓝移。研磨后的固体粉末用二氯甲烷蒸气熏蒸后,样品的发光颜色均能恢复至原始状态。不同固体状态下TCPPAB和CPPAB的XRD图谱的变化表明,在压致荧光变色过程中伴随着晶态-无定形态之间的相变。本工作为设计新型非经典π-凝胶剂和构筑高性能的化学传感材料提供了思路。