基于四苯基乙烯的新型聚集诱导发光分子的设计、合成及应用

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聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission,AIE)作为一种新的发光形式,自从2001年唐本忠院士提出来一直受到广大研究者的密切关注。聚集诱导发光分子随着研究的深入,其种类也越来越丰富。本论文介绍从AIE明星分子四苯基乙烯出发,完成了两类分子的合成。第一类借鉴了具有稳定构架分子的设计思路,在以四苯基乙烯为基元通过双炔键连接完成的具有发光行为的大环分子和合成,这类分子具有形状持久、几何形状稳定等特点;另外,我们发现传统分子三苯基吡啶盐是一类具有AIE性质的阳离子盐,但是由于其发光波长和荧光量子效率并不是特别理想,因此借鉴D-A结构的特点,将四苯基乙烯引入到三苯基吡啶盐中,得到了不错的发光波长和量子效率。首先,有机共轭大环分子有着独一无二的环状多孔结构,该类分子在如今的研究中日显重要。因此,我们设计并合成了一系列具AIE性能的有π-共轭的大环分子。该分子由两个四苯基乙烯分子通过两个双炔连接在一起,形成一个具有单孔结构的有机共轭发光分子(TPEMCS)。在此基础上,我们通过化学反应将双炔变成噻吩形成了TPEMCS分子,进而改变了大环的尺寸,达到了对环尺寸及化学环境的进一步调控。通过核磁共振和飞行时间质谱完成对大环的结构做出了进步的验证。并且大环分子(TPEMC)和噻吩环分子(TPEMCS)均表现出典型的AIE行为,即随着不良溶剂的加入其荧光发射强度显著提高;对TPEMC和TPEMCS两个分子都具有一定的力致变色行为,其中TPEMCS分子的变色行为响应较为明显。最后,我们还发现TPEMCS对汞离子(Hg2+)具有有着特殊的荧光响应,可以用于Hg2+的检测。荧光探针无论是在生物中,还是在离子检测中都有着很多的应用前景。因此设计一类有高的荧光量子效率、简单结构、容易合成的具有荧光响应的分子就显的十分的重要。于是设计并合成了一类有着较高的荧光量子效率、合成方便、结构简单的具有AIE效应的荧光探针分子(TPP2-6)。并对该类分子的发光行为及刺激响应行为做了较为深入的研究。并且在此基础上将TPP2-6应用到生物大分子的检测中(例如肝素、透明质酸、硫酸软骨素),发现该类分子对肝素有着特异性的荧光识别作用。此外,还发现了三苯基吡啶盐具有一定的AIE性质,呈现一种非典型的AIE现象,是由于水分子在吡啶盐周围形成了团簇导致的。总之,本论文主要是完成了具有新颖化学结构的AIE分子的发光行为、刺激响应行为和在荧光检测方面的研究。
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