聚甲基丙烯酸(N-羟基琥珀酰亚胺)酯的簇聚诱导发光研究

不含普通发光单元的非典型生色团发光化合物因其基础研究重要性和广泛的应用前景引起了人们的极大兴趣.其中许多化合物还具有独特的聚集诱导发光（Aggregation-induced emission,AIE）特性.然而其发光机理仍然存在争议.在此前的研究中,提出了簇聚诱导发光（clustering-triggered emission,CTE）机理,即非典型生色团的簇聚和电子共享来解释这些体系的发光和AIE现象.为进一步验证这一假说,设计合成了不含传统生色团的聚甲基丙烯酸（N-羟基琥珀酰亚胺）酯（PNHSMA）.其稀溶液基本不发光,但浓溶液,纳米聚集体,固体粉末均发射蓝光,呈现出AIE性质.通过与其单体甲基丙烯酸（N-羟基琥珀酰亚胺）酯（NHSMA）的发光行为对比及单体单晶结构解析,利用CTE机理很好地解释了其光物理行为.     

具有同质多晶依赖性发射的非芳香性发光化合物

不含芳(杂)环、单键-重键交替单元等大共轭结构的纯有机发光材料引起了人们的广泛关注, 但其结构与发光性质间的关系仍需进一步明确. 本文研究了氧杂酸酐与氧杂酰亚胺两种非芳香性发光化合物. 通过在不同溶剂中培养单晶, 得到了具有不同发光颜色及荧光-磷光双发射的同质多晶体, 发光效率最高达17.0%. 这种高效发射可归因于含π电子与n电子基团的簇聚产生的空间共轭及构象刚硬化. 尽管这些同质多晶体结构差异微小, 但少量溶剂分子的存在导致簇聚体微环境改变, 调节了单线态与三线态发射比例, 从而产生了不同颜色的发光. 这些结果有助于人们进一步了解非典型发光化合物构象与发光间的关系, 为其机理研究与分子设计提供了新的启示.     

聚集诱导发光机理研究

与传统荧光生色团聚集后导致荧光猝灭相反,有一类化合物在单分子状态下荧光微弱甚至观察不到荧光,而在聚集状态下荧光显著增强,这就是聚集诱导发光(AIE)现象。AIE现象独特的优越性使得众多研究组开发出越来越多的新AIE体系,其机理也被广泛而深入地研究。本文总结了目前为止已经提出的AIE机理,包括分子内旋转受限、分子内共平面、抑制光物理过程或光化学反应、非紧密堆积、形成J-聚集体以及形成特殊激基缔合物等;着重评述了目前研究最为全面、适用范围最广的分子内旋转受限机理。同时介绍了一些基于这些机理设计的新AIE体系。     

聚集诱导发光体系:化合物种类、发光机制及其应用

聚集诱导发光(AIE)体系是近年来备受关注的一个研究领域,目前该领域已经积累了较为丰富的AIE化合物的分子设计理念和相应的对AIE机制的理解。AIE体系的研究为固态强发光材料特别是备受聚集发光猝灭难题困扰的有机电致发光材料提供了全新的分子设计思路。本文纵观该领域的研究进展,对AIE化合物种类、发光机制及其相关应用做出了较为详尽的综述报道。具有AIE性质的化合物主要包括多芳基取代的杂环化合物、多芳基乙烯类化合物、分子内电荷转移化合物、含有氢键的化合物、聚合物等。这些化合物的AIE发光机制也各有不同,包括分子内旋转受限、非辐射失活衰减受限、分子构象扭曲以避免形成激基缔合物以及利用特殊的分子堆积方式如J-聚集、交叉分子堆积、由分子间的C—H…π作用或特殊的氢键作用形成相应的发光聚集体等。基于其特殊的AIE性能,AIE化合物可广泛应用于化学传感、生物传感、生物标记、电致发光以及逻辑门器件等领域。     

含非典型性生色团的发光聚合物

发光聚合物一般是由具有大p电子系统的共轭基元作为发光单元, 通过共价键连接而成的高分子. 近年来, 研究者发现: 另一类仅含有脂肪胺、羰基、酯基、酰胺等传统意义上的助色团的聚合物在适当条件下也能发射强的荧光. 树枝状聚酰胺胺(PAMAM)和超支化聚酰胺胺(hb-PAMAM)是最早和最广泛被研究的含非典型性荧光生色团的聚合物. 最近, 这类聚合物被扩展到含有叔胺基元的聚氨酯、聚醚酰胺、聚脲体系. 这些体系的生色团被认定为其结构中的叔胺基元, 叔胺的氧化是荧光产生的根源. 同时, 也有文献报道马来酸酐与醋酸乙烯酯交替共聚物、异丁烯与顺丁烯二酸酐共聚物、聚多糖动态高分子、聚酰腙以及通过RAFT试剂制备的含聚三硫碳酸酯的多嵌段共聚物等也可以发射荧光. 这些聚合物的一个共同特点是结构中不含叔胺基元, 而仅含羰基和酯基, 其发光机理通常用多个羰基聚集效应或羰基和苯环之间的相互作用来解释.     

三氮唑衍生物随pH变化的双稳态性质

本文设计合成了一系列以三氮唑为电子受体的双生色团化合物。光谱研究表明这些分子的发光性质不仅取决于电子转移驱动力,也取决于间隔基和电子给体的尺寸。有些分子的发光在pH1～3范围内发生急剧变化,荧光量子产率相对于pH值的变化是一个双稳体系而具有光控分子开关性质。     

基于联萘酚骨架的新型圆偏振发光材料的合成及性能探究

合成了基于联萘酚骨架并具有电子给体二芳基胺(NN)、电子给受体二芳基胺和二芳基硼(BN)、电子给受体二芳基胺和氰基(4N2CN)的系列手性发光分子, 通过引入不同的受体基团和扩展分子的手性骨架来比较几个分子的性质差异. 由于分子内电荷转移(ICT)特性, 化合物BN和4N2CN表现出显著的温度响应型荧光发射位移. 二芳基硼的引入使得BN在常见有机溶剂中的荧光量子效率相比NN明显提高并表现出更显著的溶剂化变色效应. 为了探索它们的手性光学性质, 三个消旋体化合物在光学提纯后进行圆二色光谱(CD)和圆偏振发光光谱(CPL)测试. 因为化合物4N2CN手性骨架的扩展, 其CPL信号和发光不对称因子(g_lum)优于NN. 这项工作可能有助于开发新型手性发光材料, 也为增强分子激发态的手性信号提供了一种思路.     

1-苯基-3-(4-硝基苯基)-5-(9-蒽基)-2-吡唑啉分子内高位共轭

通过对1 苯基 3 (4 硝基苯基) 5 (9 蒽基) 2 吡唑啉及其相关化合物的吸收光谱进行比较研究,发现该分子的吸收不同于分子内"Ar—N—N=C—Ar"发色团与蒽发色团的叠加.其中"Ar—N—N=C—Ar"发色团的吸收系数增强了12倍,存在极大的增色效应,蒽的精细吸收峰也均红移了20nm左右.说明两者存在基态下的相互作用.优势构象理论分析表明这是由于基态π电子轨道重叠的高位共轭效应引起的.该发现将有助于解释该类分子激发态下发色团间的非共轭电荷转移以及能量转移,并为寻找更大吸收系数的该类化合物提供了较好的方法.     

芘-环八四噻吩衍生物的合成与发光现象研究

环八四噻吩(COTh)是一类新发现的具有聚集诱导发光(AIE)特性的"马鞍型"分子.将发光基团芘引入到COTh分子骨架,设计合成了三种芘-环八四噻吩化合物,即单芘基环八四噻吩(Py-COTh)、四芘基环八四噻吩(4Py-COTh)以及四(三(三甲硅基)环八四噻吩基)芘(12TMS-4COTh-Py).考察了它们的吸收光谱、溶液态与冻结态(77K)下的荧光光谱以及聚集诱导发光(AIE)行为.研究发现COTh分子骨架上芘基数量的增加对分子的共轭效应影响较小,但其单分子与聚集态的发光行为显著增强且发光峰位红移;而芘基骨架上COTh基团数量的增加,增加了分子的共轭效应,造成了吸收光谱与荧光发射光谱峰位的大范围红移.这些光物理现象与分子结构存在着显著的构效关系.     

(E)-(5-(4-(二苯基胺)苯乙烯基)二噻吩并[2,3-b∶3′,2′-d]噻吩基)-2-亚甲基丙二腈的聚集态发光现象的研究

本文报道了对一种电子给体-受体化合物(E)-(5-(4-(二苯基胺)苯乙烯基)二噻吩并[2,3-b∶3′,2′-d]噻吩基)-2-亚甲基丙二腈(TPA-DCST)的合成与光谱学行为的研究。化合物TPA-DCST的分子结构中含有强电子给体(三苯胺)与强电子受体(二氰基乙烯)两个部分,并由二噻吩并[2,3-b∶3′,2′-d]噻吩作为共轭桥将电子给体与受体相连接。在合成方面,采用Wittig反应将三苯胺通过双键与二噻吩并[2,3-b∶3′,2′-d]噻吩相连接、醛基化,并与并二腈经Knoevenagel缩合反应合成目标产物。产物通过了核磁氢谱、碳谱、红外以及高分辨率质谱的确认。光谱方面,主要考察了该化合物的吸收与荧光行为。其最大吸收峰位在412nm左右,归属于π-π*跃迁。在非极性溶剂正己烷中表现出来自分子间聚集而形成的聚集态荧光(550nm),并通过了单分子在CTAB胶束([c]=1.02×10-2 mol/L)的发光(460nm)试验得到验证。溶剂效应表明,该化合物没有出现典型的ICT态的发光现象,其原因在于电子给体与受体相连的共轭桥单元,即二噻吩并[2,3-b∶3′,2′-d]噻吩不具有有效的共轭效应。浓度效应与温度效应进一步表明TPA-DCST分子易于产生分子间聚集态的发光。在THF-H_2O二元溶剂体系中呈现典型的聚集诱导(AIE)发光现象,发光峰位为692nm。随着TPA-DCST分子间的聚集程度的增加,聚集态的荧光出现大范围的红移,直至固体发光红移到710nm。TPA-DCST分子的聚集因素可能来自于疏脂作用、偶极-偶极相互作用等。     

α-Amino acid derived enaminones and their application in the synthesis of N-protected methyl 5-substituted-4-hydroxypyrrole-3-carboxylates and other heterocycles

A new and simple synthesis of novel N-protected methyl 5-substituted-4-hydroxypyrrole-3-carboxylates, which exist in equilibrium with their 4-oxo tautomers, has been developed in two steps starting from N-protected α-amino acids. The key intermediates are enaminones, which can also be isolated, characterized, and used for the construction of other functionalized heterocycles, before they spontaneously decompose to pyrrole products. 4-Hydroxypyrroles are prone to partial aerial oxidation but can be efficiently alkylated or reduced to stable polysubstituted pyrrolidine derivatives.     

Specific intramolecular aromatic CH insertion of diazosulfonamides

The chemoselectivity in the intramolecular CH insertion of various diazosulfonamides has been experimentally studied. The results reveal that the aliphatic 1,4-, 1,5-, or 1,6-C(sp³)?H insertions of diazosulfonamides are not accessible, while the aromatic 1,5-C(sp²)?H insertion can be realized specifically by adjusting the diazo-adjacent group. In addition, the general chemoselectivities in the intramolecular CH insertions of diazosulfonyl compounds are summarized. Generally, diazosulfones undergo both aromatic 1,5-C(sp²)?H and aliphatic 1,5- and 1,6-C(sp³)?H insertions, while diazosulfonates undergo aliphatic 1,5- and 1,6-C(sp³)?H insertions. However, diazosulfonamides only undergo aromatic 1,5-C(sp²)?H insertion.     

N-Heterocyclic carbene-palladacyclic complexes: synthesis,characterization and their applications in the C-N coupling and α-arylation of ketones using aryl chlorides

N-Heterocyclic carbene-palladacyclic complexes 3 were successfully achieved in a one-pot procedure under mild conditions. The structure of 3a was unambiguously confirmed by X-ray single crystal diffraction and it was an active catalyst in the Buchwald-Hartwig amination and α-arylation of ketones even at very low catalyst loadings (0.01?mol%).     

Iodine-mediated oxidative Pictet-Spengler reaction using terminal alkyne as the 2-oxoaldehyde surrogate for the synthesis of 1-aroyl-β-carbolines and fused-nitrogen heterocycles

An efficient iodine-mediated oxidative Pictet-Spengler reaction in dimethyl sulphoxide (DMSO) using terminal alkynes as the 2-oxoaldehyde surrogate for the synthesis of aryl (9H-pyrido[3,4-b]indol-1-yl)methanones is described. The scope of the protocol includes the total synthesis of Fascaplysin, Eudistomins Y₁ and Y₂. The methodology is extended for preparing pyrrolo[1,2-a]-quinoxaline and indolo[1,5-a]quinoxaline derivatives. The utility of 1-aroyl-β-carbolines was demonstrated by performing palladium-catalyzed β-carboline directed ortho-C(sp2)-H functionalization of the phenyl ring with thiomethyl (SMe) group using DMSO as source and for accessing 4-aryl-canthin-6-ones.     

Facile synthesis of bicyclic 1-arylpyrazol-5-ones

In this Letter, we described a facile method for constructing fused bicyclic 1-arylpyrazol-5-one ring system. We employed various methylene-containing carboxylic acids as the substrates and proved that the pyrazolone ring closure requires activated methylene group in intermediate II. Accordingly, a series of structurally diversified, fused bicyclic 1-arylpyrazol-5-ones was prepared in moderate to high yields using the requisite substrates.     

A carbanion induced synthesis of highly congested pyrazole and imidazole containing heterocycles

An efficient approach to the synthesis of highly congested di, penta and hexacyclic pyrazoles as well as imidazole fragment containing novel heterocyclic molecule has been developed through a carbanion induced transformation of suitably functionalized 2H-pyran-2-ones, benzo[h]chromene and thiochromeno[4,3-b]pyrans. Due to the presence of fluorescence, we report their prime application metal sensor as off/on switching in ferric ions.     

Synthesis of pyrrolo[1,2-a]pyrazines and pyrazino[1,2-a]indoles by Curtius reaction in Morita-Baylis-Hillman derivatives

Synthesis of substituted pyrrolo[1,2-a]pyrazines and pyrazino[1,2-a]indoles from the Morita-Baylis-Hillman derivatives of acrylates via saponification followed by Curtius reaction is described.     

正丁胺对激光染料荧光谱影响的研究

用正丁胺作为碳源,采用射频辉光放电制备碳膜,选用激光染料R6G和聚乙二醇混合液作为蒸气源,采用单源热蒸发,在蒸发室与染料同时沉积得到混合膜,用拉曼光谱和红外光谱分析了碳膜的结构和键合方式,分析表明:碳膜中存在胺基团和氢原子.混合膜的荧光谱测量结果表明,认为正丁胺对染料荧光谱的影响是因为胺基和氢原子的存在.     

Selective synthesis of 4,5-dihydroimidazo- and imidazo[1,5-a]quinoxalines via modified Pictet–Spengler reaction

An efficient tandem approach for the selective synthesis of 4,5-dihydroimidazo[1,5-a]quinoxalines 6a–g and imidazo[1,5-a]quinoxalines 7a–h by the reaction of 2-imidazolyl anilines 4a–c with aryl aldehydes 5a–k under mild reaction conditions is described. Introduction of electron releasing alkyl groups in substrates 4a–b was found to be instrumental for the success of the reaction.     

Understanding the Diels-Alder reactivity of 1,2-azaborine analogues

The Diels-Alder reactivity of 1,2-heteroborines (H₄C₄B(H)X, X?=?NH, PH, AsH; O, S, Se) has been computationally explored by means of Density Functional Theory (DFT) calculations. The influence of the HB?=?X fragment on the reactivity of the system has been quantitatively analyzed in detail by means of the so-called Activation Strain Model (ASM) of reactivity. It is found that the interaction between these species and the dienophile is significantly stronger than that computed for their all-carbon isoelectronic counterpart, benzene. In addition, the strain energy plays a key role in the observed reactivity trends. The role of the aromaticity strength of these heteroarenes on the reactivity is also assessed.