四苯乙烯基功能分子的设计合成及其在变色材料和荧光探针方面的应用

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刺激响应可逆转换材料是指具有两种或两种以上形态的分子,在外界刺激下可在不同形态之间可逆变化,表现出吸收、荧光或磷光等光学性质的变化。近年来,刺激响应荧光转换材料在加密材料、信息储存材料和荧光指示等领域被广泛应用。荧光探针具有快速、灵敏和操作简便等优点,被广泛应用于离子、小分子和生物大分子的选择性识别。但传统的有机荧光分子存在聚集导致淬灭(ACQ)现象,以四苯乙烯为代表的聚集诱导发光(AIE)基团的设计与合成极大地了扩展了刺激响应可逆转换材料和荧光探针的应用范围。本文中以四苯乙烯单元设计合成了具有不同光学性质的化合物分别应用于刺激响应和化学传感。1.我们通过将芴酮和四苯乙烯结构结合合成了化合物2,7-双(4-(1,2,2-三苯基乙烯基)苯基)-9H-芴-9-酮(TFT),并培养获得了三种具有不同发光颜色、较高发光效率的晶体。使用多个弱相互作用和扭曲的分子结构引入到同一分子系统中的设计策略,合成的TFT展现出明显的三色荧光可逆转换。X射线单晶结构、光物理性质表征、粉末X射线衍射和理论计算,表明三种晶型的不同发射分别来自分子对(二聚体)、分子层和单分子。这项研究从分子水平上理解了有机分子的堆积特性和由此产生的光学性质之间的关系。2.我们设计合成了化合物3,3’,3’’,3’’’-(乙烯-1,1,2,2-四苯基四([1,1’-联苯]-4’,4-二苯基))四(N-(3-氨基丙基)丙酰胺)作为荧光探针(BNTPE)应用于农药草甘膦的检测。草甘膦分子存在磷酸基团和羧基基团,可与探针上的氨基形成氢键作用,限制了荧光探针上支链的自由旋转,荧光强度增强,实现对草甘膦的灵敏检测。并通过研究其中间体3,3’,3’’,3’’’-(乙烯-1,1,2,2-四基四(([1,1’-联苯]-4’,4-二基)))四丙酸四乙酯(FTPE)的光学性质,发现FTPE具有双色可逆荧光转换特性,并可作为荧光探针实现对碘单质快速灵敏检测。类比加入过氧化苯甲酰后会发生荧光淬灭,通过验证,碘单质产生的自由基可能促使了荧光淬灭。此外,FTPE-I2复合荧光探针又可实现对抗坏血酸(AA)和S2O32-的间接检测。3.以四苯乙烯为发光基团,分别引入磺酸和磺酸钠基团构建两个荧光探针TPE-SO3H和TPE-SO3Na。两种探针可通过静电作用和氢键的协同作用实现对多果定的快速、灵敏、高选择性检测。同时,在探针TPE-SO3Na的水溶液中检测多果定的同时还具备移除多果定的功能,实现检测与移除农药的双重作用的有机小分子荧光探针的制备。
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