基于水杨醛席夫碱的光响应聚集诱导发光分子的设计合成及性能研究

作     者：秦誉婧 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李恺

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：聚集诱导发光 光致变色 席夫碱 圆偏振发光 

摘      要：聚集诱导发光(AIE)分子具有优良的发光性能,在化学、材料科学、生命科学等领域得到了科学家们的广泛关注。具有光致变色性能的AIE分子在光电器件、智能防伪、生物诊疗等领域都有着重要的应用。在本论文中,我们基于水杨醛席夫碱结构基元,设计并合成了两类具有光致变色性能的新型AIE分子体系,深入研究了变色机理,实现了可逆的光致变色、光致荧光变色、光致圆偏振发光变色等多样的变色性能。主要研究内容分为如下两部分:罗丹明B水杨醛腙席夫碱金属配合物(FSHMC)是一类新近报道的光响应体系,它具有合成简单、颜色多样、光致变色性能优越等特点。本文首先合成了一类基于典型AIE基团四苯乙烯(TPE)修饰的FSHMC分子,得到的配合物1-Zn在紫外光照射下具有可逆的光致变色和光致荧光变色性能。机理研究表明,配合物1-Zn的光致变色是由于在紫外光照射下罗丹明B部分发生了开环反应。化合物1具有典型的AIE性质,其在聚集态和分散态下具有不同的发光性能,这使得1-Zn在不同状态下也表现出不同的光响应性能。在分散状态下,1-Zn的TPE部分不发光,光照后只有罗丹明B部分能表现出红色的荧光;在聚集态下,光照后的1-Zn可以产生从TPE部分到罗丹明B部分的荧光共振能量转移(FRET),因而表现出不同于分散态下的光响应特性。这项工作为设计和合成具有AIE性质的光致变色材料提供了一种新的策略。此外,我们将手性结构引入水杨醛席夫碱光致变色体系的设计合成,构筑了一系列基于1,1’-联萘-2,2’-二胺水杨醛席夫碱的手性AIE分子(2-4),其外消旋体((rac)-2～(rac)-4)和单一手性对映体((R)-2～(R)-4)表现出截然不同的光响应性能。在紫外光照射下,(rac)-2～(rac)-4分子不发生光致变色,而(R)-2～(R)-4表现出明显的光致变色现象。机理研究表明,二者不同的晶体堆积方式是导致这一差异的主要原因。(rac)-2～(rac)-4分子的单晶结构比手性(R)-2～(R)-4分子的单晶结构堆积更为紧密,前者的溶解度远小于后者而熔点远高于后者,说明前者具有更强的分子间相互作用,因此抑制了分子在光照下发生的烯醇异构化反应。有趣的是,由于化合物本身的AIE特性,(R)-2～(R)-4在激发态下可以表现出显著的圆偏振发光信号,成为一种潜在的光致圆偏振发光变色材料。本工作拓展了水杨醛席夫碱类光致变色化合物的功能,为设计具有光致圆偏振发光变色性能的光致变色体系提供了新的思路和实例参考。