摘要
传统有机发光材料在聚集态时荧光减弱或猝灭，这一缺陷极大程度影响其实际应用。具有聚集诱导发光性质的有机荧光材料，相对于溶液态条件下的不发光或弱发光，在聚集态时通过分子内运动受限表现出荧光增强，弥补传统荧光分子的不足，在光电器件、荧光传感和生物成像等方面具有潜在的应用。通过对聚集诱导发光机理的解读，设计出一系列具有聚集诱导发光特性的杂环分子。对该类杂环分子进行光电性能测试，了解其结构与性质之间的关系，并探索这类功能分子在指纹成像、微量水检测以及酸响应等方面的潜在应用。具体的研究内容如下： (1)以9,10-二氢-9,9-二甲基吖啶和吩噁嗪为取代基的D-A-D结构螺环分子的制备与性能研究 通过一锅法合成化合物4,5-(二苯基)螺[芴-9,2-咪唑]并作为分子核心，随后在钯催化下利用Buchwald-Hartwig偶联反应将发光单体9,10-二氢-9,9-二甲基吖啶和吩噁嗪对分子核心进行修饰，合成出两种具有聚集诱导发光特性的D-A-D结构化合物DPS-AD和DPS-FWQ。在多种溶剂中对DPS-AD和DPS-FWQ进行紫外可见吸收和荧光发射性能测试，均表现出较高的摩尔消光系数和溶致变色范围。DPS-AD在四氢呋喃、1,4-二氧六环、二氯甲烷和乙腈溶剂中水体积分数为0-3%时，表现出较好的溶致变色和微量水响应的特性。螺环的刚性结构也使得DPS-AD和DPS-FWQ具有良好的热稳定性，其中DPS-AD失重5wt%时对应的温度在435℃，DPS-FWQ失重5wt%的温度为472℃。进一步研究发现，DPS-AD拥有较好的固态发光性能，可以用于潜指纹成像。用强力胶水熏蒸多种基底材料表面印有的指纹，将其浸泡在含有DPS-AD的四氢呋喃/水混合溶剂中，晾干后在365nm紫外灯照射下表现出明显的蓝色荧光指纹成像。 (2)含不同卤原子的四苯基噻吩衍生物的制备和荧光性能研究 卤原子通常具有较强的电负性和吸电子能力，在分子中引入不同的卤原子，如Br,Cl,F等，将其形成分子内或分子间如C-H┄X，Ar┄X和π┄X等各种卤键作用，使得分子变得刚性化，分子运动受到抑制，从而有利于发光。本章中，选用含有不同卤原子取代的偶酰为原料，通过配体交换反应首先制备得双二硫烯镍配合物，之后在高温下借助单个硫原子上的C-S键断裂并形成C-C键，合成出含不同卤原子取代基的四苯基噻吩衍生物TPT，TPT-TBr，TPT-TCl，TPT-TF。该系列分子在氯仿/正己烷混合溶剂中进行荧光发射光谱测试，均表现出聚集诱导发光行为，且具有良好的液态发光性能，其中TPT溶液态QY为26.45%。随后将其进行磺化反应生成对应的磺化分子TPT-S，TPT-TBrS，TPT-TClS，TPT-TFS。磺化之后该类分子均表现出更为强烈的固液两态发光特性，其中TPT-S溶液态QY为88.34%，并研究磺化前后不同吸电子基团对荧光强度的影响。 (3)含吩噁嗪功能基团的D-A-D型杂环分子的合成和荧光性能研究 本章中，以TPT-TBr和吩噁嗪为构筑单元，通过钯催化下的偶联反应将TPT-TBr的Br部分进行取代，合成出具有聚集诱导发光性质的D-A-D型功能分子TPT-TFWQ。在多种溶剂中对TPT-TFWQ进行荧光性能测试，表现出溶致变色和聚集诱导发光特性。TGA与DSC结果显示出良好的的热稳定性，TPT-TFWQ失重5wt%的温度为455℃。TPT-TFWQ化学结构显示存在多个N原子，使用三氟乙酸对的N原子进行不同程度的质子化处理，破坏分子的D-A-D结构导致荧光猝灭，随后用三乙胺熏蒸之后荧光得到恢复。根据这种优良的酸响应特征，探究TPT-TFWQ作为荧光探针的潜在应用。
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