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有机荧光材料具有相当广泛的用途。它不仅可以作为荧光颜料、荧光增白剂等被应用于塑料、纸张、合成洗涤剂、合成纤维、油墨等传统行业,而且还可以被应用于多种新兴的领域,比如有机发光材料,有机场效应晶体管,光捕获系统,逻辑门,荧光标记以及荧光探针等等。随着科学的发展和社会的进步,人们对具有特殊用途的有机荧光材料的需求进一步增加,因此开发出新的具有特殊功能的有机荧光功能材料具有重要的意义。联吡啶鎓盐衍生物作为一类具有大共轭分子结构的化合物,其具有优良的氧化还原活性、导电性以及光致变色性能,被广泛应用于先进功能材料的开发。而到目前为止,关于其荧光性能的报道却很少见,一直被认为是一种荧光淬灭剂。近年来随着晶体工程学的快速发展,我们发现在特定晶体结构下的联吡啶鎓盐衍生物分子表现出很好的荧光特性。结合其自身的光致变色性能,构成一种新颖的光调控有机荧光功能材料。本论文选取自身具有富电子基团的联吡啶鎓盐作为主要研究对象,通过分子修饰,超分子组装和配位组装成功得到了十一种新颖的联吡啶鎓盐有机晶体与十一种配位化合物晶体。通过红外光谱、紫外光谱、元素分析、顺磁共振、热重分析、荧光分析,单晶X-射线衍射分析及磁化率测量对这些化合物进行了系统的结构表征并详细研究了不同分子构型对化合物荧光性质的影响,同时对配位化合物晶体磁性以及吸附等其他性能进行了初步的探索。目前工作的特色及创新之处有: 利用不同的策略调控了晶态下吡啶鎓盐分子的荧光特性,较为系统地探索了吡啶鎓分子晶体的结构堆积与性能的关系。例如,(a)通过反应体系pH的控制,我们得到了三种不同质子化程度的吡啶鎓盐分子晶体,化合物2-1至2-3。三个化合物的质子化差异导致了完全不同的结构堆积及荧光特性。化合物2-1发微弱的蓝色荧光,化合物2-2发黄色荧光,化合物2-3发明亮的蓝白色荧光。三个化合物具有灵敏的质子开光特性,通过精确的质子调控,我们实现了固态下三种不同晶体之间的结构转换。此外,将化合物2-3晶体置于盐酸和氨气气氛中,其可以实现可逆的荧光调控,形成一个酸碱蒸气响应的荧光开关。(b)利用吡啶鎓盐带有正电荷的特性,通过在分子组装体系中引入不同的平衡阴离子,我们得到了四个具有不同堆积构型及荧光性能的化合物晶体2-4至2-7。以溴为平衡阴离子的晶体其荧光完全淬灭;以硝酸根为平衡阴离子的晶体表现为单一波长的强绿光发射;以高氯酸根为平衡阴离子的晶体表现为激发波长依赖的荧光现象,其荧光发射为一宽峰包含了395-750 nm的整个可见区域,表现为蓝白光发射;以四氟硼酸根为平衡阴离子的晶体表现为更明显的激发波长依赖的荧光现象。通过不同激发波长下的激发,实现了从蓝光、蓝白光到绿光多波段荧光发射。在这一研究基础上我们开发出了单组分的近白光性能的新型晶态材料,对有机白光材料的发展提供了可供选择的新型分子体系。(c)利用化学修饰,我们进一步探索了取代基以及取代基位置对吡啶基晶体荧光性能的调控作用。从而,为我们进一步开发具有多重响应机制的荧光探针材料打下良好的实验基础。 1.在联吡啶鎓盐羧酸衍生物配位化合物荧光性能的探索方面,我们在原料相同的条件下,改变溶剂组装条件,合成了两例具有相似组分,完全不同结构和荧光发射性能的联吡啶鎓盐配位化合物。实现了通过外界条件来调控吡啶基化合物荧光性能的可能。 2.在联吡啶鎓盐羧酸配位配合物光致变色研究方面,我们通过将m-Bpybc分子与不同金属盐进行自组装,得到了两个同构,有着显著不同变色性能的化合物。通过对比不同金属的光致变色性能后我们发现。m-Bpybc分子与d10的Zn(Ⅱ),Cd(Ⅱ)离子配位会有利于化合物发生光致变色,而与Cu(Ⅱ)离子的配位会使得m-Bpybc分子自身的光致变色能力减弱。为进一步了解联吡啶鎓光致变色的机制以及影响因素提供了重要的实验基础。