聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission,AIE)概念的提出为有机发光材料的发展提供了新的思路。目前为止,有大量具有AIE性质的小分子、聚合物以及超分子组装体被设计与制备出来,并在化学与生物检测、光电器件、刺激响应等技术领域中得到了广泛的应用。在AIE材料中,吡啶修饰的AIE材料占有重要的地位。不同的结构设计思路,如将吡啶以不同的方式与经典的AIE生色团连接,或者以吡啶为基元构筑新的AIE分子,赋予了此类材料结构的多样性;吡啶及其作为吡啶盐的前驱物特有的形成氢键、配位键、静电相互作用的能力,可被用于制备不同的超分子体系;吡啶基元赋予AIE材料以亲核性、碱性、潜在的净电荷或水溶性等性质,使此类材料能够在基础科学以及应用技术中被大量研究。基于上述原因,本文围绕吡啶修饰的AIE材料,开展了如下的工作。(I)AIE分子常被用于制备刺激响应性材料,有大量的AIE分子被报道能够对机械力、热、电、环境极性等做出响应,然而其构效关系却少被仔细研究。我们设计合成了乙炔基桥联吡啶基修饰的四苯基乙烯(TPE)衍生物,成功地分离出一对顺反异构体,并培养出单晶。它们均表现TPE衍生物显著的AIE性能、溶致荧光变色性能、机械力诱导的荧光变色性能;有所不同的是,吡啶基取代赋予这对异构体反常的负溶致荧光变色效应和鲜明的酸碱响应荧光变色行为。需要指出,这对异构体因晶体中分子排列方式不同而存在明显不同的分子间氢键和C-H…π作用,反式异构体晶体研磨后的发光能够在空气中自发返回到前状态,充分的对比研究揭示了水分子与未成分子内氢键的吡啶相互作用引起的缓慢构象改变的分子机制。在已报道的1100多篇涉及TPE衍生物的工作中,这是第9个明确分离顺反异构体的研究,在前所未有的细节上阐明了 AIE材料构效关系。(II)将上述的反式异构体与苄溴发生成盐反应,得到了具有优良性能的离子型AIE探针。该化合物也具有溶致荧光变色和机械荧光变色行为。通过机械研磨和溶剂熏蒸,该分子可以实现黄绿色荧光的晶态粉末与橙红色荧光的无定型粉末之间的相互转变。由于吡啶盐赋予了该AIE生色团以正电荷以及良好的亲水性,因此其可以与带负电荷的聚磷酸盐骨架通过静电作用等方式结合,用于在缓冲液中检测DNA。此外,吡啶盐修饰所赋予的正电荷和水溶性使该分子具有良好的细胞膜穿透性和低细胞毒性,可以高亮度地用于线粒体荧光成像。(III)基于以往大量研究确认的AIE的分子内运动受限(Restriction of Intramolecular Motion,RIM)机理,可以作为新型AIE分子的设计原则。以此原则,我们可以设计多样化拓扑结构的吡啶修饰AIE分子。我们把上述的吡啶盐修饰的TPE衍生物做一个特殊的拓扑变换,将TPE单元用一个苯环来代替,得到了结构简化的生色团,并以此为构筑基元合成了环状和线形的荧光分子。一方面,它们的光物理行为表现出AIE的特征,另一方面,它们的AIE性质又具有“非典型”的特征:其荧光强度随水含量增加以类似指数函数的形式上升,未出现拐点。对此,我们提出了水分子团簇引发RIM机理。(IV)在上述的“非典型AIE”分子的基础上,我们考虑研究其与典型AIE分子之间存在着何种关系。我们从上述的线形分子出发,分别通过加转子和加取代基两条结构修饰的路线,得到了两组化合物,详细研究了它们在混合溶剂体系以及固态下的光物理行为。在两条路线的终点,分别是两个不同的典型AIE或AEE化合物。综上所述,我们得到了一系列吡啶基修饰的新型AIE材料,探究了其在刺激响应材料和生物荧光探针方面的应用,并从这些结构出发,提出了对AIE机理的新的理解。