供电子基团修饰对NNI-R系列分子光物理性质的影响

设计了一系列具有不同供电子基团的N-苯基-1,8-萘二甲酰亚胺衍生物(NNI-R), 对它们在二氯甲烷和气相中的几何结构、 电子结构以及室温磷光性能进行了研究. 在二氯甲烷极性溶剂中, NNI-R系列分子的最低单重激发态(S₁)有2个异构体, 分别表现为局域激发(LE)和电荷转移激发(CT). 具有弱给电子体(R=OMe, OH)时的NNI-R分子, 其S₁态为LE结构, 给体和受体间二面角垂直, 其总能量远低于CT结构, 会抑制系间窜越(ISC)的发生, 不会发生磷光现象. 在气相下, NNI-R系列分子的S₁态只有一种稳定的CT结构, 该特征能显著抑制荧光发射, 并有效促进系间窜越, 使NNI-R系列分子的室温磷光发射成为一种可能.     

基于苯甲酸受体的咔唑染料敏化剂的合成和光电性能

选择N-正丁基咔唑作为电子给体,芴酮作为桥键,苯甲酸作为受体,通过桥键芴酮与给体和受体连接位置的改变,设计合成了两个咔唑染料4-(6-(N-正丁基咔唑-3-基)-9-氧-9H-芴-3-基)苯甲酸(HXL-3W)和4-(7-(N-正丁基咔唑-3-基)-9-氧-9H-芴-2-基)苯甲酸(HXL-4Z).对咔唑染料的光谱性能、电化学性能和光电转换性能进行了研究,并运用密度泛函理论(DFT)方法对其几何结构和紫外-可见光谱进行了优化计算.结果表明, HXL-4Z的吸收光谱呈现两个明显的π→π^*跃迁吸收峰和一个较小的对应于分子内电荷转移的吸收峰,而HXL-3W的吸收光谱则仅呈现一个π→π^*跃迁吸收峰,且摩尔吸光系数远小于HXL-4Z.可能是HXL-3W分子结构中给体和受体距离较近,张力较大,导致较差的分子平面性和分子内电荷转移.因而HXL-4Z的光吸收能力和电子注入效率较优,从而具有较好的光电转换效率(2.03%) (短路电流(J_SC) = 3.88 mA·cm^-2,开路电压(V_OC) = 700 mV,填充因子(FF) = 0.75).     

利用三中心氢键限制芳酰胺构象的核磁共振氢谱分析

设计并合成了9个可形成三中心氢键和6个可形成二中心氢键的N-芳基芳酰胺模型化合物, 基于它们在氯仿和二甲基亚砜(DMSO)中的一维核磁共振波谱, 系统地分析了羰基对βH和γH的去屏蔽效应. 将Δ(δ_βH)和Δ(δ_γH)的值结合在一起, 分析了三中心氢键对芳酰胺分子的构象限制效果, 发现N-(2-氟苯基)-2-氟苯甲酰胺、 N-(2-甲氧基苯基)-2-氟苯甲酰胺和N-(2-氟苯基)-2-甲氧基苯甲酰胺这3个N-芳基芳酰胺在酰胺基团的左右两侧都能展现出很好的构象控制效果, 因此认为这3种结构单元在构建折叠体方面具有更大的潜力. 此外, 本文还发现, 当NH与第二个氢键受体形成氢键时, 其和第一个氢键受体之间的氢键就被削弱了, 即在芳酰胺形成三中心氢键时, 2个氢键受体争相与NH形成氢键并取得了某种平衡.     

双氰基二苯代乙烯型双光子荧光环境敏感探针

构建了一个衍生于双氰基二苯代乙烯的具有推-拉电子结构的环境敏感探针(SP), 该探针可作为将溶剂生色与分子转子特性结合起来的一个典型范例. SP探针的最大发射波长随溶剂极性的增加而显著增大, 归根于激发态分子转化为一个或多个扭转分子内电荷迁移(TICT)态, 极性溶剂更有利于电荷分离态分子的稳定. 在TICT态, 分子的荧光量子产率强烈地依赖于溶剂的极性、 黏度与温度. SP探针显示了很宽的溶剂生色范围, 在环己烷和二甲亚砜中的最大发射波长(λ_em)分别为445和641 nm, 相差196 nm, 能用于溶剂极性、 溶剂种类、 黏度与温度的检测识别. SP探针在环己烷和N,N-二甲基甲酰胺中的双光子吸收截面分别为5560和130 GM, 远高于同类双光子荧光探针; 其超大的斯托克斯位移(232 nm)可显著降低吸收谱对荧光的干扰, 显示出优良的检测成像性能, 可用于细胞黏度实时动态显微成像.     

一个新型钌(Ⅱ)配合物的合成、表征与DNA的键合及溶剂变色性质

合成和表征了1个新的钌(Ⅱ)配合物[Ru(bpy)₂(dpapz)](ClO₄)₂,其中bpy=2,2'-联吡啶,dpapz=联吡啶并[3,2-a:2,'3-'c]-6-氮杂-吩嗪.通过紫外可见光谱、荧光光谱、与溴化乙锭的竞争键合实验和粘度测量研究了该配合物与小牛胸腺DNA的键合性质,并研究了该配合物的紫外可见光谱和荧光光谱的溶剂变色性质.结果表明,该配合物是具有键合常数Kb=6.9×10⁵L/mol(50mmol/LNaCl)的DNA嵌入键合试剂和优良的荧光溶剂传感分子.     

一种新型温度响应性聚氨基酸/聚类肽嵌段共聚物的合成与表征

以正己胺为引发剂, 通过γ-炔丙基-L-谷氨酸羧酸酐(PLG-NCA)和N-正辛基甘氨酸羧酸酐(Oct-NNCA)逐步开环聚合和后修饰策略合成了分子量分布较窄的温度响应性两嵌段共聚物寡聚乙二醇单元修饰的聚(γ-炔丙基-L-谷氨酸)-b-聚(N-正辛基甘氨酸)[(PPLG-g-EG₃)-b-PNOG]. 通过示差扫描量热法(DSC)研究了不同比例聚合物的结晶行为; 利用圆二色谱法(CD)研究了聚合物的二级结构, 并研究了聚合物在水溶液中的自组装行为, 采用透射电子显微镜(TEM)观察了组装后的形貌. 结果表明, 该温度响应性聚合物在室温下呈现α-螺旋结构, 随着温度升高, α-螺旋的构象减少. 该聚合物可以在水溶液中自发组装成棒状结构.     

三联吡啶锇Os(Ⅱ)配合物为光敏剂的二元铁氢化酶模拟化合物的合成及其光物理过程

合成了以三联吡啶锇Os(Ⅱ)配合物为光敏剂的PS-Fe₂S₂型模拟铁氢化酶分子光催化剂1a及其分子间光催化模型化合物1b和2, 研究了配合物1a和1b的吸收光谱, 发光光谱及电化学性质. 配合物1a和1b均表现出三联吡啶锇Os(Ⅱ)配合物的MLCT吸收峰; 与不含Fe₂S₂基团的配合物1b相比, 在配合物1a中三联吡啶锇Os(Ⅱ)配合物单元的发光被明显猝灭, 猝灭程度为92%. 而在同样浓度下, 配合物1b与2组成的分子间体系中三联吡啶锇Os(Ⅱ)配合物的发光仅被猝灭了4%. 通过Rehm-Weller方程计算得出由三联吡啶锇Os(Ⅱ)配合物单元到Fe₂S₂活性中心的光致电子转移自由能为正, 表明分子内1a和分子间1b+2体系均不能发生光致电子转移, 体系发光猝灭的原因是三联吡啶锇Os(Ⅱ)配合物³MLCT激发态与铁氢化酶模拟活性中心Fe₂S₂的能量转移.     

基于L/D-赖氨酸盐酸盐和光活化AIE分子共组装实现圆偏振发光及动态调控

近年来, 基于分子组装产生圆偏振发光(CPL)的有机手性材料得到了迅猛的发展. 然而, 目前有机材料体系的CPL信号整体仍然较弱, 且缺乏精准的调控手段. 为此, 本工作以具有光活性的聚集诱导荧光增强(AIE)性质的多硫苯基化合物(M-1)为荧光染料, 以手性氨基酸L/D-赖氨酸盐酸盐(L/D-Lys)为手性模板, 通过分子间氢键作用, 在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/H₂O的混合溶剂中形成超分子L/D-Lys@M-1共组装体. 共组装体在不良溶剂水的溶剂作用下诱导产生CPL, 且在紫外光激发下具有自聚集效应, 产生持续增强的荧光发射和圆二色(CD)信号. 通过荧光光谱、紫外吸收光谱和动态光散射(DLS)对组装体在光激发下的结构和光物理性质进行表征, 利用CD光谱以及CPL光谱等对基态和激发态手性性质进行研究. 结果表明, 在溶剂诱导和光激发下实现了L/D-Lys@M-1组装体的手性传递和放大, 且不对称因子(|g_lum|)达到了0.3×10^-2. 该研究策略为非手性的荧光分子构建CPL体系及动态调控提供了策略.     

微波辅助铜合成2-(N,N-二甲氨基)苯并噁唑衍生物

建立了一种简单实用、经济高效的以取代2-碘芳胺和N,N-二甲基氨基硫代甲酰氯为原料,以碘化亚铜为催化剂,吡啶为溶剂,100 ℃条件下,串联合成2-(N,N-二甲氨基)苯并噁唑衍生物的微波催化体系,合成了一系列中等至良好产率的2-(N,N-二甲氨基)苯并噁唑衍生物,最高产率达90%。     

三氮唑取代杯[4]芳烃配位聚合物的合成与荧光性能

利用四[1-(1, 2, 4-三氮唑基)甲基]间苯二酚杯[4]芳烃配体(TTR4A)在溶剂热的条件下合成了两个配位聚合物,[[Zn₂(TTR4A)(L)₂]·DMF·4H₂O]_n(化合物1) (DMF = N, N-二甲基甲酰胺)和[[Co(TTR4A)Cl₂]·DMA·H₂O]_n (化合物2) (H₂L = 4, 4’-联苯二甲酸) (DMA = N, N-二甲基乙酰胺)。通过单晶X射线衍射方法对这两个配位聚合物的结构进行了确定。利用红外、元素分析、粉末X射线衍射(PXRD)和热重表征手段对化合物1和2进行了表征。在化合物1中,四个L配体连接着四个Zn(Ⅱ)离子形成了环状的Zn₄L₄结构单元,该结构单元进一步地被TTR4A链接形成了一维链状结构。在化合物2中,TTR4A的四个三氮唑基团各连接一个Co(Ⅱ)离子形成二维层状结构。此外,我们对化合物1的荧光性能进行了研究,荧光测定表明固态条件下化合物1发出很强的荧光,并能够选择性地对Fe³⁺、Cr₂O₇²⁻和硝基苯分子产生响应。     

含有三苯胺-三唑双极性单元的橙红光阳离子型铱(Ⅲ)配合物的合成及在LEDs中的应用

以2-萘基吡啶(npy)为主配体, N,N-二苯基-4-[4-苯基-5-(吡啶-2-基)-4H-1,2,4-三唑-3-基]苯胺(DPPTA)为辅助配体, 合成了含有三苯胺-三唑双极性结构单元的橙红光阳离子型有机铱(Ⅲ)配合物[(npy)₂Ir(DPPTA)]PF₆. 该配合物的热分解温度高达345 ℃, 从20 ℃升温到100 ℃时, 相对发光强度衰减28.0%, 发光颜色稳定. 其所含的双极性结构单元使其能有效地吸收GaN芯片的蓝光(λ_em,max=455 nm), 进而可被蓝光高效激发. 以GaN蓝光芯片作为激发光源, [(npy)₂Ir(DPPTA)]PF₆为下转换发光材料, 可以制得橙红光LEDs; 进一步与黄光材料Y₃Al₅O₁₂∶Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)联用, 可以制得高效的中性白光和暖白光LEDs.     

光源的选择对水溶性磺酸卟啉光催化对萘二酚类物质催化性能的影响

制备了水溶性磺酸卟啉(TPPS, TMPPS)及其铁配合物(FeTPPS). 以过氧化氢为氧源、 碘钨灯为光源, 水溶性磺酸卟啉可以高效光催化氧化1,5-萘二酚, 产物为5-羟基-1,4-萘二醌. 测定了卟啉的荧光量子产率及寿命, 分析了催化机理. 选择波长在350~650 nm区间内6个波段和功率在0~20 W区间内4种功率的光源, 探索了不同波段及功率的光源对卟啉光催化活性的影响. 研究结果表明, 不同波段的光源对卟啉光催化1,5-萘二酚的催化活性顺序为λ_380—385>λ_360—370>λ_580—585>λ_620—630>λ_492—577>λ_450—470, 该活性顺序与卟啉的紫外-可见吸收密切相关; 当使用相同波段光源时, 卟啉配体催化氧化1,5-萘二酚的反应速率常数与功率呈良好的线性关系; 卟啉铁配合物随着光源功率的增大, 其催化活性与光解程度有直接关系.     

间位基团激发态取代基常数的扩展及应用

合成了七个系列含间位取代基X的二苯乙烯m-XArCH=CHArY-p(简称m-XSBY-p),其中X为NO_2、I、CHCH_2、Ph、Et、NMe_2和CCH。在无水乙醇中测定它们的紫外(UV)吸收光谱,得到紫外吸收最大波长λ_(max)(nm)。对λ_(max)的波数ν_(max)(cm~(-1))进行定量相关,采用曲线拟合方法,得到上述7个间位基团的激发态取代基常数σ_(CC(m))~(ex)。将对位基团和间位基团的σ_(CC)~(ex)与Hammett常数σ进行对比,表明σx_(CC)~(ex)与σ分别表达取代基不同的电子效应。另外,合成了含上述间位基团的二芳基希夫碱(10个)和二苯乙烯(14个),用所得σ_(CC(m))~(ex)预测它们的λ_(max),并用实验测定它们的λ_(max),结果表明预测值与实验值相吻合,验证了所得σ_(CC(m))~(ex)常数的可靠性。收集了225个化合物(涉及二取代苯及二苯乙烯)的ν_(max),建立了一个统一的定量方程来表达这些化合物ν_(max)的变化规律。     

一种具有荧光性质的阳离子Ga⁃MOF用于Fe3+和硝基化合物识别

通过溶剂热法合成了一种新型阳离子镓金属-有机框架Ga-MOF, 其化学式为[Ga₃O(H₂O)₃(TCA)₂]·NO₃·6DMF·2H₂O(JOU-27, H₃TCA=4,4′,4″-三苯胺三羧酸). 结构分析表明, JOU-27是基于氧心三核镓簇的三维微孔结构. 由于荧光配体H₃TCA的引入, JOU-27具有强的荧光发射强度, 因此可用于检测Fe³⁺离子和硝基芳香族化合物. 结果表明, 其对Fe³⁺的检出限低至2.22×10^-6 mol/L(Stern-Volmer常数K_SV=52823 L/mol); 当硝基苯(NB)浓度仅为3.27×10^-3 mol/L时, 荧光猝灭效率可达91%. 进一步的研究表明, JOU-27的猝灭性能可能与荧光共振能量转移(FRET)效应、 激发光吸收竞争以及骨架激发态与硝基芳烃化合物之间的电子转移有关.     

无模板法水热合成CoTe及其可见光光催化还原CO_2性能

本文利用无模版水热法合成了碲化钴(CoTe)纳米催化剂。为了避免引入残炭,所有的反应物均为无机化合物。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和X射线光电子能谱(XPS)等技术对所制备的CoTe纳米材料进行了表征。结果表明,所得产物为具有六方结构的海绵状CoTe,且具有可见光(λ420 nm)光催化活性。当以N,N-二甲基乙酰胺(DMA)或纯水为溶剂时,二氧化碳(CO_2)均可被光催化还原为甲烷(CH_4),但产率较低。而在催化体系中加入牺牲剂三乙醇胺(TEOA)后,产物由CH_4变为一氧化碳(CO)。这些实验结果表明,溶剂和牺牲剂的引入均可影响CoTe纳米催化剂对CO_2的光催化还原性能。     

Nd3+ Sensitized Fluorescent Nanoprobes for Vascular Imaging in the Second Near Infrared Window北大核心CSCD

In recent years,in comparison to the light in the visible range（400~700 nm）and first near-infrared window（NIR-Ⅰ,700~1000 nm）,the light in the second near-infrared window（NIR-Ⅱ,1000~ 1700 nm）possess the merits of the lowest optical scattering and absorption in the bio-tissue. So NIR-Ⅱ fluorescence imaging with deeper tissue penetration depths,high spatiotemporal resolution and signal to noise ratio（SNR）plays an important role in the fields of angiography,lymphangiography and so on. Herein, Nd3+ sensitized fluorescent nanoprobe （U/DNPs,NaGdF4 ∶Yb（18% mole fraction）,Ho（2%）,Ce（30%） @NaGdF4 ,Nd（60%）@NaGdF4 ,Nd（10%）） with core-shell-shell is synthesized through high-temperature coprecipitation and epitaxial growth method. Under the irradiation of 808 nm,the NIR-Ⅱ fluorescence at 1056 nm and 1332 nm are obtained via down-conversion process for further vascular imaging. Furthermore,it can emit red upconversion fluorescence with high red to green（R/G）ratio（I647 /I540 = 22. 6）,possessing greatly potential application for photodynamic therapy. After successful modification of polyvinyl pyrrolidone（PVP） via ligand-exchange strategy,the U/DNPs-PVP nanomaterials possess excellent solubility in water and good biocompatibility,and can achieve the NIR-Ⅱ fluorescence vessels imaging with spatial resolution of 336. 3 µμm in vivo. © 2022, Science Press (China). All rights reserved.     

两种基于氮杂环结构铱(Ⅲ)配合物的合成及有机电致发光性能

以苯基嘧啶/吡啶基嘧啶为母核, 同时引入2个三氟甲基(CF₃)合成了2-[3,5-二（三氟甲基）苯基]-5-氟基嘧啶(tfmphfppm)和2-[2,6-二（三氟甲基）-4-吡啶基]-5-氟基嘧啶(tfmpyfppm)主配体, 并以2-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-)苯酚(pop)为辅助配体合成了2种铱(III)配合物Ir(tfmphfppm)₂(pop)和Ir(tfmpyfppm)₂(pop), 其发射光谱峰分别位于484和504 nm, 分别属于蓝绿光和绿光发射, 发光量子效率分别达到76%和89%. 由于氮杂环和2,5-二苯基-1,3,4-噁二唑基团的存在, 配合物具有较低的最低未占据分子轨道(LUMO)能级和较高的电子迁移率. 以2种 铱(III)配合物为发光中心制备的有机电致发光器件(OLED)显示了较好的器件性能, 其最大亮度(L_max)、 最大电流效率(η_{c, max})、 最大功率效率(η_{p, max})和最大外量子效率(EQE_max)分别为33379 cd/m², 76.55 cd/A, 31.59 lm/W和26.7%; 并且该器件显示了比较小的效率滚降, 在亮度为1000 cd/m²时, 器件的η_c仍然可以达到72.71 cd/A. 本文结果表明, 氮杂环、 2,5-二苯基-1,3,4-噁二唑和三氟甲基基团可以有效提高铱(Ⅲ)配合物的发光性能和电子迁移率, 从而提高器件的性能.     

Progress in Molecular Dynamics and Hansen Solubility Parameters of Low Molecular Weight Gels北大核心CSCD

Recently,the use of computational methods such as Molecular Dynamics（MD）simulations and Hansen Solubility Parameters （HSPs）to study the behavior of small molecule gelators has attracted much attention. MD simulation is a computational method based on classical mechanics and is one of the preferred techniques for understanding the process of small molecule gelators. The MD simulation can more accurately analyze the gelation trend or assembly behavior of small molecule gelators,dynamically and graphically display the self-assembly process,effectively reveal the relationship between the structure of small molecule gelators and related gelation behavior,and quantitatively analyze non-covalent bond interactions such as hydrogen bonds,π-π stacking,van der Waals interactions,ionic bonding and solvophobic interactions. By performing molecular dynamics simulations on known gelators/non-gelators,parameters related to gelation behavior in the simulated data are extracted,and the linear correlation is measured by fitting the Pearson correlation coefficient to finally predict the gelation behavior of a certain class of small molecules. On the other hand,the empirical model developed according to the HSPs is the most representative,which consists of the energy of dispersion interaction（δd）,the energy of polar interaction（δp）and H-bonding energy（δh ）between molecules. These three parts determine the coordinate point of the three-dimensional space（Hansen space）. According to the range of the point,it can be determined whether the organic small molecule can form a gel in a specific solvent. In this paper,representative works published recently in the field of organic small molecule gels by using MD simulations and empirical models are reviewed. Some comments on the assembly behavior of gelators,the regulation and prediction of non-covalent bond interactions on gelation ability are made. © 2022, Science Press (China). All rights reserved.     

Photoluminescence of 2-aminofluorene: a relook

The absorption and fluorescence spectra of 2-aminofluorene (2-AF) have been studied as a function of solvent polarity and acid concentration. Using the multiparametric approach of Taft et al., it is clear that 2-AF is a better proton acceptor in the S₀ state and a proton donor in the S₁ state. Excitation of 2-AF to three electronically excited states has shown that fluorescence is always observed from the lowest excited singlet state, but fluorescence quantum yield increases with the increase of λ_exc. The decrease in fluorescence quantum yield with increase in solvent polarity and hydrogen bonding is due to solvent-induced quenching. A correspondence is observed between the decrease and increase in fluorescence intensities of the neutral and monocation, respectively, in the pH range from 6 to 3. Proton-induced fluorescence quenching of neutral 2-AF is noticed in the pH range 3 to 1. pK_a and values were determined for different prototropic equilibria and are discussed.