聚集诱导发光苯并噻二唑或苯并咪唑衍生的制备及其力致荧光变色性质的研究

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众所周知,传感、光电应用、信息存储等多个重要领域的进步和发展与具有发光特性的有机化合物的应用息息相关。因此鼓舞了研究人员投入到对发光材料的研究中去。然而在聚集态下,对于大部分传统的有机荧光材料来说,通常会表现出随着聚集程度的加深,荧光发射出现衰减或者淬灭的现象,人们将这种现象称为聚集引起的淬灭效应(ACQ)。在实际应用方面,大部分荧光材料以薄膜、固体等聚集态形式存在。因而,ACQ效应的存在阻碍了传统荧光有机材料在实际生活中的应用。在2001年,聚集诱导发光现象(AIE)被唐本忠教授课题组发现并报道,他们的研究指出具有AIE效应的化合物虽然在溶液状态下发光微弱或者不发光,但是在聚集状态下表现出明显的荧光发射。因此,AIE效应的出现将有利于将荧光材料的实际应用。随后,在2002年,Park和他的同事发现了另外一种有趣的现象,即聚集诱导发射增强(AIEE)效应,并指出该效应的出现与分子平面化和J-聚集的形成有关。研究表明,具有AIE或AIEE性质的荧光分子可以通过聚集体的形成诱导其表现出明亮的荧光发射。自从AIE/AIEE现象被报道以来,目前已经获得了大量的具有高聚集态发射的荧光分子。与此同时,人们对AIE/AIEE活性发光分子的应用研究产生了极大的兴趣。除此之外,具有力致荧光变色性质的强固态发光材料可以应用在传感、信息存储和记录等研究领域,因而该材料是一种充满应用前景的刺激响应型材料。显然,开发具有力致荧光变色和AIE/AIEE特性的发光化合物是一项有意义和充满挑战性的工作。基于以上研究背景,本论文设计并合成了一系列具有聚集诱导发光现象和力致荧光变色特性的新型荧光分子。主要研究内容如下:1、设计并制备了三个基于苯并噻二唑单元D-A-D型的荧光分子I-1、I-2、I-3。通过氢谱和碳谱测试对目标分子进行结构确定。通过紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱对目标分子的聚集诱导发射行为进行研究。研究表明:荧光分子I-1、I-2分子具有明显聚集诱导荧光增强性质,在聚集状态下分发出明亮的黄色、黄绿色的荧光。在固态下,衍生物I-1、I-3表现出可逆的力致荧光变色特性。2、设计并制备了三种扭曲的D-A-π-D型苯并噻二唑衍生物荧光分子II-1、II-2、II-3。通过氢谱和碳谱测试对目标分子进行结构确定。通过紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱对目标分子的聚集诱导发射行为进行研究。研究表明:所有这些荧光分子都是具有AIE活性的,在聚集状态下发出明亮的橙色光。在固态下,化合物II-1表现出可逆的双色力致荧光变色特性。化合物II-2和化合物II-3发出的黄色荧光在轻微研磨后转化为黄绿色荧光,两种化合物在重磨后均表现出橙色荧光。因此,化合物II-2和化合物II-3表现出有趣的三色力致荧光变色特性。3、设计并制备了四个基于苯并咪唑单元的D-A-D型荧光分子III-1、III-2、III-3、III-4。通过氢谱和碳谱测试对目标分子进行结构确定。通过紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱对目标分子的聚集诱导发射行为进行研究。研究表明:四个化合物分子均具有明显聚集诱导荧光增强性质,在聚集态下化合物分发出明亮的黄色和绿色的荧光。在固态下,化合物III-4表现出可逆的力致荧光变色性质。
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