反式-4,4’-二（邻甲氧基苯乙烯基）联苯化合物的合成、结构及光物理性能

以Wittig-Homer反应合成了反式对称的4,4’-二(邻甲氧基苯乙烯基)联苯化合物, X射线衍射分析测定了化合物的晶体结构. 测定了其在不同溶剂中的线性吸收光谱、荧光发射光谱及荧光量子产率. 飞秒激光做光源研究了化合物的双光子光物理性能. 测试结果表明: 该化合物在蓝光波段有较强的荧光发射, 化合物具有较高的荧光量子产率和较大的双光子吸收截面, 具有双光子诱导蓝光发射光学特性.     

新型蓝色上转换荧光分子的合成、表征与双光子吸收性能

设计并合成了3个新的受体-给体-受体(A-D-A)构型上转换荧光分子,用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱、质谱和元素分析进行了表征.测定了它们在不同溶剂中的线性吸收光谱、单光子荧光光谱和荧光量子产率.以飞秒激光作为光源,研究了它们的双光子吸收和上转换荧光特性.结果表明:该类化合物的荧光量子产率为0.20-0.68,双光子吸收截面为16×10-50-101×10-50cm4 s photon-1,具有较强的蓝色上转换荧光发射.     

1,2,3,4-四氢喹啉-4-酮衍生物的线性及非线性光学性质

合成了一系列具有刚性结构的推拉型1,2,3,4-四氢喹啉-4-酮衍生物: 1-苄基-1,2,3,4-四氢喹啉-4-酮(BTHQ)、2-(1,2,3,4-四氢喹啉-4-叶立德)丙二腈(THQM)、1,6-二羰基久洛尼定(DOJ)和1,6-二(二氰甲烯基叶立德)久洛尼定(BDCJ).测定了其吸收光谱、单光子荧光光谱和双光子上转换荧光光谱. 这类化合物的单双光子荧光参数都存在着很强的、规则的溶剂效应, 表明分子激发态可能存在较大的极性. 它们的二氯甲烷溶液在800 nm飞秒激光(150 fs)照射下, 能够发射出很强的双光子上转换荧光. 采用非线性透过率法测得四个化合物的双光子吸收截面在0.83～23.95×10－50 cm4•s•photon－1之间. 这类化合物的激发态存在有效的分子内电荷转移, 对双光子吸收和双光子荧光发射有较大贡献.     

含吡啶环的芳香醚-噁二唑类化合物的合成及其光谱研究

为开发新的高强度的有机电致发光材料, 用含烷氧基的取代苯甲酸(2)与2,6-吡啶二甲酰肼(3)在POCl3作用下, “一锅煮”法合成6个结构对称的含吡啶环的芳香醚-噁二唑4a～4f. 通过MS, IR, 1H NMR, 元素分析等手段对其结构进行了表征. 化合物的荧光性能测定结果显示此类化合物具有良好的荧光性, 其荧光发射波长均在347～507 nm范围内, 最大荧光发射波长在384 nm附近处, 且荧光强度较强. 在芳环上引入5-Br基团(4e, 4f), 化合物的荧光发射波长发生红移, 荧光强度有所减弱. 以硫酸奎宁作参比, 测定6个目标产物的荧光量子产率, 5-Br基团的引入对荧光量子产率没有明显影响. 同时讨论了代表性产物4a在不同溶剂中最大荧光激发波长处的荧光量子产率, 发现溶剂极性对该类化合物的荧光量子产率基本没有影响.     

新型蓝色上转换荧光分子的合成、表征与双光子吸收性能

设计并合成了3 个新的受体-给体-受体(A-D-A)构型上转换荧光分子,用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱、质谱和元素分析进行了表征. 测定了它们在不同溶剂中的线性吸收光谱、单光子荧光光谱和荧光量子产率. 以飞秒激光作为光源,研究了它们的双光子吸收和上转换荧光特性. 结果表明：该类化合物的荧光量子产率为0.20-0.68,双光子吸收截面为16×10^-50-101×10^-50 cm⁴·s·photon^-1,具有较强的蓝色上转换荧光发射.     

2-甲氨基-5-(2-芳氧吡啶-3-基)-1,3,4-噻二唑类化合物的合成与荧光性质研究

设计合成了一系列未见文献报道的2-甲氨基-5-(2-芳氧吡啶-3-基)-1,3,4-噻二唑衍生物,其结构均经过1HNMR,IR和元素分析表征.测定了其荧光性能,结果显示此类化合物具有较好的荧光性,其荧光发射波长在384～390nm范围,最大荧光量子产率为0.12.     

多支结构的吡嗪衍生物的合成及其双光子吸收性质

合成了一系列含有双支、三支和四支的吡嗪衍生物, 测定了它们的线性吸收和发射性质以及双光子吸收和发射性质. 随着吡嗪环上侧链数目的增加(支链数目从2到4), 吸收光谱(吸收峰位于290～390 nm)、荧光谱(发射峰位于400～510 nm)和双光子荧光谱(激发波长720 nm)都发生红移, 荧光量子产率也逐渐增强(从0.13增大到0.25). 另外, 从双支到四支结构, 双光子吸收截面σ按照1∶2.8∶3.7的比例增加, 接近于支链数目的平方之比(1∶2.25∶4), 表明多支结构的双光子吸收存在显著的增强效应, 其中四支结构的σ值为1007 GM. 实验中还发现, 对于具有相同支链数目的化合物, 邻、对位的取代模式比间位取代模式具有更强的单光子和双光子荧光性质.     

水相一步法合成具有双光子效应的高效橙红荧光聚合物碳点

聚合物碳纳米点是近年来新兴的一种荧光纳米探针,具有较低的生物毒性、良好的水溶性、较高的量子产率、优异的光/化学稳定性以及良好的生物相容性.目前所制备的碳点大都表现出蓝、绿色荧光发射.为实现碳点长波荧光发射,扩大其在生物标记与成像及光电显示方面的应用,本文采用水相一步法交联聚合反应制备了具有橙红荧光发射性质且具有双光子效应的聚合物碳点,发射波长为604 nm,荧光量子产率达到30.64%,并且应用在生物活体成像中.     

含吡啶端基9,10-双芳基蒽共轭分子的合成、聚集诱导荧光增强及双光子诱导荧光

通过Heck反应合成了2个以吡啶为端基的9,10-双芳基蒽共轭分子9,10-二{4-{4-[N,N-二(4-吡啶乙烯基)苯基]氨基}苯乙烯基}蒽(4Py-PAA)和9,10-二{4-{4-[N,N-二(2-吡啶乙烯基)苯基]氨基}苯乙烯基}蒽(2Py-PAA),化合物结构经过1H NMR,13C NMR,HRMS-MALDI-TOF确证.测定了化合物在不同极性溶剂中的紫外吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命及量子产率,测算了4Py-PAA和2Py-PAA的偶极矩.通过循环伏安法研究了它们的前线轨道能级.测定了4Py-PAA和2Py-PAA的固体荧光光谱、固体荧光量子产率及在不同含水量的水/THF混合溶液中的荧光光谱.实验发现4Py-PAA在THF溶液中发出蓝绿色荧光,固体时发出红色荧光,在含水量为70%的水/THF混合溶剂中发出黄色荧光,荧光强度是纯四氢呋喃(THF)的3倍,呈现聚集荧光增强性质.在800 nm飞秒激光下采用双光子诱导荧光参比法测定了4Py-PAA和2Py-PAA在THF溶液中的双光子吸收截面分别为193和101 GM.实验结果表明含有2位和4位吡啶端基9,10-双芳基蒽共轭分子具有良好的荧光发射性能及双光子吸收性质.     

对位氨基能显著提高D-A-D型化合物的双光子吸收性能

报道了具有典型D-A-D型共轭结构的反式2,5-二氰基-1,4-二(4'-甲氧基苯乙烯基)苯(MOS-CN), 2,5-二氰基-1,4-二(4'-二甲胺基苯乙烯基)苯(MAS-CN)和1,4-二(4'-甲氧基苯乙烯基)苯(MOS)的合成. 用核磁、红外和元素分析进行了表征. 测试了紫外吸收光谱、单光子荧光光谱、双光子荧光光谱、双光子吸收系数及双光子吸收截面. 在800 nm的飞秒脉冲激光激发下, 化合物MOS-CN, MAS-CN和MOS分别发出很强的绿色、黄色和蓝色上转换荧光. 化合物MOS-CN, MAS-CN和MOS的最大吸收波长、单光子发射波长、双光子诱导荧光波长、荧光量子产率、双光子吸收系数、双光子吸收截面及双光子荧光寿命各分别是393, 473, 367 nm; 470, 569, 434 nm; 475, 574, 438 nm; 0.12, 0.72, 0.21; 0.8, 5.3, 0.3 cm/GW; 270, 1790, 101 GM; 140 ps, 1.32 ns, 54 ps. MAS-CN的双光子吸收截面是MOS-CN的6.63倍, MOS-CN的双光子吸收截面是MOS的2.67倍, 表明对位氨基显著地提高了化合物的双光子吸收性能, 氰基也较大地提高了双光子吸收截面.     

衍生于苯并-12-冠-4的双光子荧光Fe3+探针

合成了双光子荧光探针2,5-二氰基-1,4-二[2′-(4′-苯并-12-冠-4)乙烯基]苯(1),并进行了红外、质谱及元素分析。探针1在单、双光子荧光发射中对金属离子显示了相似的选择性,双光子过程中的选择性略优于单光子过程,并对Fe3+显示出高度选择性识别。探针1对Fe3+的单、双光子荧光强度随Fe3+浓度的升高而急剧降低;单、双光子荧光滴定过程中探针对Fe3+的络合常数分别是:5.70±0.03(logK11)与4.74±0.05(logK12)、5.76±0.04(logK11)与4.81±0.07(logK12)。探针1的双光子吸收截面(δTPA)随溶剂极性增加而减小,在甲苯与乙腈中的δTPA分别是2198,1125GM,探针与Fe3+络合后其双光子吸收截面显著减小。研究结果表明,化合物1可以作为Fe3+探针应用到单光子激发荧光与双光子激发荧光检测;可以用开发单光子荧光探针的策略来设计应用于生物成像的双光子荧光探针。     

含硫甲基的芴-苯结构化合物的合成、结构和性能

通过双Suzuki偶联反应一步合成了2种含硫甲基的芴-苯结构化合物2,7-二(4-硫甲基苯基)-9,9-二己基-芴(a)和2,7-二(2,6-二甲基-4-硫甲基苯基)-9,9-二己基-芴(b).紫外-可见和荧光光谱以及分子轨道理论计算表明,位阻较小的化合物a具有更好的共轭性能,其最大紫外-可见吸收波长达到351nm,比两端苯基含4个邻位取代基的化合物b红移了38nm;化合物a的最大荧光发射波长达到410nm,为典型的蓝光化合物,比化合物b红移了43nm.化合物a和b都具有较高的荧光量子产率,分别为59%和65%,在光电材料方面具有潜在的应用前景.     

苯并噻唑衍物的合成及结构-双光子吸收光物理特性关系

报道了三个具有典型A-π-A'型共轭结构的苯并噻唑衍生物的合成及结构-双光 子吸收光物理特性关系。通过对三个化合物的共轭结构增长和拉电子基强度变化对 化合物单光子荧光光谱、双光子诱导荧光光谱和双光子吸收截面等特性的影响研究 ，我们发现，苯并噻唑杂环中的杂原子硫在化合物共轭链链短时对其光物理特性影 响很强，在共轭链较长时影响减弱甚至消失。通常情况下，共轭链长度和拉电子基 强度共同对双光子吸收截面作贡献，我们的研究表明，当共轭链较长时，共轭链的 增长对增强分子双光子吸收截面的贡献远大于拉电子基强度变化的贡献。其中，新 化合物2（2-{4-[2-（4-硝基苯基）-乙烯基]苯基}-乙烯基）苯并噻唑具有双光子 吸收截面大(181*10~(-50)cm~4s/photon)和荧光量子产率高(13.8%)的特点，是双 光子荧光显微与成像应用的一个良好的候选材料。     

苯并噻唑衍物的合成及结构-双光子吸收光物理特性关系

报道了三个具有典型A-π-A'型共轭结构的苯并噻唑衍生物的合成及结构-双光 子吸收光物理特性关系。通过对三个化合物的共轭结构增长和拉电子基强度变化对 化合物单光子荧光光谱、双光子诱导荧光光谱和双光子吸收截面等特性的影响研究 ，我们发现，苯并噻唑杂环中的杂原子硫在化合物共轭链链短时对其光物理特性影 响很强，在共轭链较长时影响减弱甚至消失。通常情况下，共轭链长度和拉电子基 强度共同对双光子吸收截面作贡献，我们的研究表明，当共轭链较长时，共轭链的 增长对增强分子双光子吸收截面的贡献远大于拉电子基强度变化的贡献。其中，新 化合物2（2-{4-[2-（4-硝基苯基）-乙烯基]苯基}-乙烯基）苯并噻唑具有双光子 吸收截面大(181*10~(-50)cm~4s/photon)和荧光量子产率高(13.8%)的特点，是双 光子荧光显微与成像应用的一个良好的候选材料。     

8-羟基喹啉共轭连接芳香杂环化合物的合成、荧光性质及生物活性的研究

设计合成了4个8-羟基喹啉共轭联接芳香杂环化合物来研究它们在有机发光材料和荧光探针的潜在应用。用IR, 1H NMR, 13C NMR, MS, UV确认了这些新化合物的结构。测定了化合物1-4的荧光性质,发光衰变时间和量子产率,并用密度泛函方法研究了4个化合物的几何结构和荧光发射波长的关系。在调控骨髓间充质干细胞增殖以及清除DPPH自由基的活性测试结果表明,这些化合物具有促进小鼠骨髓间充质干细胞的增殖的活性及良好的抗氧化性。     

一个基于2-(4-二羟基硼烷)苯基喹啉-4-羧酸的长波长水溶性荧光探针

水溶性荧光探针2-(4-二羟基硼烷)苯基喹啉-4-羧酸(PBAQA)能实现儿茶酚的选择性识别,但发射波长较短.PBAQA及衍生物通常在285 nm进行荧光发射.本文报道以PBAQA为building block,通过化学合成制备一个新的二硼酸荧光探针.该化合物具有更长的发射波长,发射波长为364 nm.初步荧光活性测试结果表明,该化合物对多巴胺具有一定结合选择性.对寻找具有较长发射波长的硼酸荧光探针,实现探针分子在嗜铬细胞瘤等细胞组织进行荧光成像具有重要意义.     

用荧光光谱法研究OLED用的新型蓝色发光染料和三-（8-羟基喹啉）铝(AlQ_3)的光诱导电子转移和激基复合物的生成

在合成了三种新型发射蓝光化合物的基础上，对它们在溶液中的光物理行为作 了详细研究。发现它们的荧光能强烈地被三-（8-羟基喹啉）铝所猝灭，并在荧光 光谱的长谱部分出现因发生光诱导电子转移而生成激基复合物的发光。几个方面的 工作-如猝灭常数的测定，电子转移过程自由能的计算，都表明化合物荧光猝灭过 程的电子转移性质。此外，还讨论了因出现光诱导电子转移和激基复合物给OLED器 件带来的影响，特别对三种作为器件发射蓝光化合物的优劣进行了讨论，表明化合 物DPF有着最佳的发光特征。     

含1,3,5-三嗪和三苯胺的二苯乙烯类双光子材料

合成了以三苯胺为电子给体、1,3,5-三嗪为电子受体的新型二苯乙烯类化合物．用吸收光谱、荧光光谱、飞行质谱、核磁共振氢谱和碳谱进行了表征。这些化合物具有大的双光子吸收截面和强的频率上转换荧光,其中,由三个D-π-A结构的发色团形成的三枝状八偶极分子具有最大的双光子吸收截面和最强的双光子荧光。     

一种蓝光单体的合成及其荧光性能研究

吡唑啉衍生物在生物医药[1,2]应用的领域非常广泛.吡唑啉还是一种优质的发光材料[3],其发射波长位于450nm左右,具有很高的荧光量子效率,且发光波长窄,色纯度好,是一种纯正的蓝光.当吡唑啉环3位引入给电子基时,化合物则具有很高的荧光量子产率,可制得具有高热稳定性的空穴传输蓝光发光材料[4-6]和荧光探针[7].它还可以将吸收的不可见的紫外光转变为蓝色的可见光反射出来,从而增加了光线的反射率,使被其处理过的物体白度和光泽提高,所以吡唑啉又被做为荧光增白剂和荧光染料[8,9]进行广泛地应用.     

蓝光材料2-叔丁基-9,10-二(9,9-二正丙基芴基)蒽的合成与性能表征

本文设计并合成了一种新型蒽衍生物蓝光材料2-叔丁基-9,10-二(9,9-二正丙基芴基)蒽.化合物中引入的柔性烷基链有效抑制了分子间的相互作用,使该化合物不易结晶,同时提高了化合物在有机溶剂中的溶解度.通过量子力学方法计算发现,化合物具有顺反两种稳定构型,分子的平面性差,能减弱分子间相互作用.化合物在二氯甲烷溶液中的最大荧光发射峰在443 nm,在环己烷溶液中测得荧光量子效率为0.78,固态薄膜的最大发射峰波长相对溶液有少量红移(450 nm).热失重和差热分析结果表明,该化合物具有较高的热稳定性,分解温度和玻璃化转变温度分别为365℃和126℃.