咔唑基四苯乙烯多功能发光材料的合成与性能

设计合成了一个以四苯乙烯为核心,四端连接长烷基链的咔唑基四苯乙烯衍生物(TPECz),该化合物具有典型的聚集诱导发光(AIE)特性.紫外光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、热重(TG)和示差扫描量热(DSC)研究表明,该化合物属于深蓝光材料、具有较好的热稳定性,并且对金属Fe3+具有很好的识别作用,有望用于金属离子检测;同时,该化合物外围的咔唑基团具有电化学活性,采用电化学聚合方法可制备其聚合物交联荧光薄膜,扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究表明,该荧光薄膜表面平整,有望用于制备有机电致发光器件(OLED),可见该化合物是一种多功能材料.     

四苯乙烯基铂炔化合物的合成及发光性能

以4,4’-二溴二苯甲酮为原料,经缩合反应、Sonogashira偶联等反应合成了化合物3。以三联吡啶与四氯铂酸钾等为原料合成了化合物5,化合物5与化合物3通过Cu(I)催化的脱氯化氢反应得到目标化合物6,产率48%,其结构经¹H NMR,¹³C NMR和HR-MS（ESI）表征。吸收光谱和荧光光谱研究结果表明：化合物3在四氢呋喃/水体系中具有明显的AIE现象;而化合物6在二甲基亚砜/二氯甲烷体系中,随着二氯甲烷含量的增加荧光先增强后淬灭。      

具有聚集诱导发光效应的咔唑基三苯乙烯衍生物单体及聚合物

合成了一类新的咔唑基三苯乙烯衍生物单体及其聚合物.利用示差扫描量热法(DSC)、热重分析法(TGA)、紫外可见分光光度法和荧光分光光度法等对单体和聚合物的性能进行了初步的表征.实验结果表明,该单体和聚合物具有较高的玻璃化转变温度(Tg),分别为210℃和229℃;单体和聚合物均具有很高的热稳定性,热失重5%的温度分别为466℃和467℃;单体具有明显的聚集诱导发光性能(AIE),而聚合物则具有聚集诱导增强发光性能(AIEE);所合成的单体和聚合物有望在OLED器件以及化学传感器上得到应用.     

压力和酸响应的四苯乙烯修饰喹喔啉类荧光染料的合成与性质研究

合成了新的给受体型四苯乙烯修饰的喹喔啉衍生物BTPQ、DBTPQ和BTBQ.三个化合物表现出不同程度的聚集诱导发光(AIE)行为,当BTBQ (四苯乙烯单元修饰在喹喔啉的2,3-位)的四氢呋喃溶液中含水量达到90%时,其荧光发射强度增加至原来的54倍.此外,固体BTBQ在三氟乙酸蒸气作用下可由淡黄色变成红色,且其蓝绿色荧光被显著猝灭,可见,它可作为传感材料用于酸蒸气的可视化检测.由于连接在喹喔啉5,8-位上的四苯乙烯单元的空阻作用导致BTPQ和DBTPQ不易被质子化,因此,二者对酸不敏感,但是,它们的固态发光颜色在研磨前后发生了明显变化,如,BTPQ在结晶态时发射蓝色荧光,经研磨变成无定形态后,发射蓝绿色荧光, BTPQ和DBTPQ的压致荧光变色行为在研磨、加热/溶剂熏蒸处理下具有可逆性.     

四苯乙烯衍生物的合成、性能及其对铀酰离子的荧光识别

聚集诱导发光(AIE)效应在铀酰离子痕量检测方面具有广阔的应用前景。本文以四苯乙烯(TPE)为母体,设计合成了一种TPE席夫碱类化合物T2,并对其溶液态和聚集态的光学性质进行了表征。结果表明,T2具有AIE特性。并且,当向T2中加入铀酰离子后,体系荧光发射峰从540nm蓝移到500nm,肉眼可见由黄色到黄绿色的明显颜色变化,表明化合物T2可用于检测水体中的铀酰离子。     

4,4'-[(2,2-二苯乙烯)-1,1-双(4,1-亚苯基)]二吡啶的合成、表征及其聚集诱导发光性能研究

以提升学生的实验操作及创新能力为目的的综合化学实验，采用简单的2步法（缩合和Suzuki反应）合成了一种具有聚集诱导发光性能的化合物4，4'-[（2，2-二苯乙烯）-1，1-双（4，1-亚苯基）]二吡啶（简称2Py-TPE）。利用过滤、洗涤、萃取、干燥和柱层析等常用的有机分离操作手段对该化合物进行纯化；使用核磁共振仪、高分辨质谱仪、红外光谱仪及稳态瞬态荧光光谱仪对其进行结构表征和聚集诱导发光性能研究。该实验不仅可以促使学生了解以四苯乙烯衍生物为代表的聚集诱导发光材料的研究现状，而且能够培养学生的综合实验能力和科学探究能力。     

新型四苯乙烯衍生物的设计合成及其在羧酸酯酶活性分析中的应用

设计合成了一个含有p-乙酰氧基苄基单元的四苯乙烯吡啶盐衍生物,利用羧酸酯酶选择性地切除乙酰基以及所致的连锁反应将其从水溶性吡啶盐结构转为中性吡啶结构,使其聚集,实现荧光“点亮”,从而发展了新型的羧酸酯酶活性分析和抑制剂筛选的荧光探针.     

一种具有聚集诱导发光性能的Zn2+荧光探针的设计合成

以四苯乙烯为荧光基团,5-叔丁基-2-羟基苯作为识别基团,构建了一种新型的聚集诱导发光(AIE)效应Zn²⁺荧光探针L.探针结构通过NMR和ESI-MS表征,其荧光性能通过UV-vis和荧光光谱研究.在乙醇/磷酸盐(PBS)(V∶V=7∶3,pH=7.4)溶液中,探针对Zn²⁺表现出高灵敏度和选择性,其检测限低至34.1 nmol·L-1,在0～3.0×10-5mol·L-1范围内,探针对Zn²⁺表现出良好的线性关系.在自然光和紫外灯下用肉眼观察到明显颜色变化,可以实现Zn²⁺可视化检测.通过Job’splot,ESI-MS和密度泛函理论(DFT)理论计算对识别机理进行了研究.报道的新型探针可作为分析测定Zn²⁺的一种便捷工具.     

四苯乙烯及其衍生物超声辅助合成与光电性能研究

四苯乙烯及其衍生物被广泛报道具有典型的聚集诱导发光(AIE)性能,在有机发光二极管、荧光离子探针、生物化学成像等诸多领域有着广阔的应用前景。以此为背景,可以将相关前沿议题转化为本科综合实验教学方案。本文针对现有的实验教学方案设计进行了探究和改进,在原有使用McMurry偶联反应制备四苯乙烯的实验方案基础上,利用生色团上不同取代基的推拉电子效应设计平行对照试验,合成溴代、甲氧基取代的四苯乙烯衍生物,实现了荧光发射光谱最大峰波长的显著移动,使得在紫外灯下即可观察到荧光从蓝色到黄绿色的变化。利用超声辅助合成的方法,成功将反应时间从原有的6–8 h压缩至2 h,使之更适应本科教学实验所需的时间空间。除光学性能表征外,本实验还综合了循环伏安法表征产物的能带结构。本实验针对原有方案进行了诸多改进,引入平行实验锻炼科学思维、别出心裁地引入超声辅助合成法,极大地缩短了反应时间,展现出较强的前沿性、绿色性和高效性。     

二苯乙烯基蒽衍生物:聚集诱导发光性质、机理及应用

与传统的发光分子相比,具有聚集诱导发光(AIE)性质的分子,在聚集态或固态条件下,由于独特的分子结构和聚集态结构,表现出显著增强的荧光发射,因而在光电器件、生物化学检测等领域展现出广阔的应用前景。本文总结了二苯乙烯基蒽(DSA)及其衍生物的AIE性质,分析了DSA类分子AIE现象的机理,如分子内转动受限、扭曲的分子结构及分子间聚集结构等,同时介绍了此类分子在固态发光、刺激-响应材料,以及生物检测和生物成像等方面的应用。     

Synthesis, characterization, and electroluminescent properties of star shaped donor-acceptor dendrimers with carbazole dendrons as peripheral branches and heterotriangulene as central core

Luminescent and redox-active heterotriangulene-based dendrimers (G1 and G2) of first and second generation have been synthesized, and their photophysical properties, oxidation behaviors, and applications in organic light emitting diodes (OLEDs) have been investigated. The dendrimers show efficient aggregation-induced emissions originated from the carbazole dendrons, heterotriangulene core, intramolecular charge-transfer (ICT), and intermolecular aggregation absorptions. Highest-occupied molecular orbital and lowest-unoccupied molecular orbital (HOMO and LUMO) values were acquired using UV-vis spectroscopy and cyclic voltammetry. The OLEDs fabricated with G1 and G2 as non-doping emitters exhibit exclusive aggregation-induced luminescence peaking at 600 and 630 nm, respectively, and demonstrate a good performance with maximum luminance of 1586 cd m⁻² at current efficiency of 5.3 cd A⁻¹ for G1 and 827 cd m⁻² at current efficiency of 6.9 cd A⁻¹ for G2.     

White‐Light Electroluminescence with Tetraphenylethylene as Emitting Layer of Aggregation‐Induced Emissions Enhancement

Tetraphenylethylene (TPE) based molecules with easy synthesis, good thermal stability, and especially their aggregation‐induced emissions enhancement (AIEE) effect recently become attractive organic emitting materials due to their potentially practical application in OLEDs. Herein, the AIEE behaviors of tetraphenylethylene dyes (TMTPE and TBTPE) were investigated. Fabricated luminesent device using TMTPE dye as emitting layer displays two strong emitting bands: the blue emission coming from the first‐step aggregation and the yellow emission attributed to the second‐step aggregation. Thus, it can be utilized to fabricate the white‐light OLEDs (WOLEDs) of the single‐emitting‐component. A three‐layer device with the brightness of 1200 cd·m^?2 and current ef?ciency of 0.78 cd·A^?1 emits the close to white light with the CIE coordinates of x=0.333 andy=0.358, when applied voltage from 8–13 V, verifying that the TPE‐based dyes of AIEE effect can be effectively applied in single‐emitting‐component WOLEDs fabrication.     

基于六苯基苯骨架四苯基乙烯衍生物的合成及聚集诱导发光性质研究

设计合成了三个基于六苯基苯骨架结构的四苯基乙烯衍生物HPB-nTPE (n=2, 4, 6), 它们的分解温度均在440 ℃以上, 具有很好的热稳定性. 研究了化合物的均相溶液、聚集体以及固体粉末的光物理性质. 该类化合物具有典型的聚集诱导发光性质, 在均相溶液中几乎不发光, 而形成聚集体后发出明亮的蓝绿色荧光, 荧光量子产率分别为0.37, 0.36和0.37, 与均相溶液中相比增强了400多倍. HPB-nTPE固态呈无定形结构, 荧光量子产率分别为0.39, 0.36和0.36, 约为固态四苯基乙烯的1.8倍. HPB-nTPE的聚集态和固态的高发光量子产率来自两方面的贡献, 一是凝聚态抑制了四苯基乙烯基团中苯环的自由旋转引起的激发态非辐射跃迁, 另一方面是星形刚性六苯基苯骨架进一步抑制了凝聚态分子内和分子间四苯基乙烯基团π-π堆积引起的激发态非辐射跃迁过程, 从而提高了四苯基乙烯基团的辐射跃迁效率. 本研究对高效有机光功能材料的发展有重要意义.     

新型p-/n-掺杂型交替共聚物的合成及其光电性能的研究

本文通过Heck偶联法制备一种新型p-/n-掺杂型电致发光材料--3-十二烷氧基噻吩-共-1,3,4-噁二唑交替聚合物(P3DDOTV-OXD), 用核磁共振（1H NMR）及凝胶色谱（GPC）对结构进行了分析表征。用紫外光谱（Uv-vis）、荧光光谱法及电化学分析法对其光电学性能进行了研究。结果表明：聚合物的重均分子量为：5287,在氯仿溶液中,聚合物的紫外最大吸收波长为314nm,在401nm处发射出明亮的蓝光;较其均聚物（516nm）蓝移了115nm。 循环伏安测定结果表明: P3DDOTV-OXD在正、负向区域分别出现了一对氧化还原峰对,电子亲和能（Ia）为：2.88eV,有利于电子从阴极的注入。3-十二烷氧基噻吩-共-噁二唑交替共聚物实现了集空穴、电子双向传输为一体的高性能的聚合物光电功能材料的性能要求。     

新型超支化聚(芴-co-吡啶并[3,2-b]吡嗪)共聚物的合成与发光性能

合成了新型三溴代的含有吡啶并[3,2-b]吡嗪的化合物, 通过Suzuki缩聚反应合成了以吡啶并[3,2-b]吡嗪为核, 以9,9-二辛基芴为枝的超支化共聚物. 该共聚物在甲苯和四氢呋喃等有机溶剂中具有较好的溶解性能. 采用共聚物制备了结构为ITO/PEDOT/polymer/Ca/Al的发光器件, 其中基于共聚物PFPQ-2的器件在电流密度为3.8 mA/cm²时得到蓝光发射, 最大外量子效率为1.29%, 最大亮度为1173 cd/m², 色坐标为(0.16, 0.11).     

甲基修饰的咔唑/二苯砜基AIE-TADF蓝光材料及其OLED器件

以四甲基咔唑为电子给体(D)、 二苯砜为电子受体(A)构建了具有D-A-D结构的纯有机咔唑/二苯砜衍生物——9,9'-[磺酰基双(3,1-亚苯基)]双(1,3,6,8-四甲基-9H-咔唑)(TMe-mSOCz). 对所合成材料的光物理性能研究表明, TMe-mSOCz表现出明显的聚集诱导发射(AIE)和热激活延迟荧光(TADF), 延迟寿命和延迟荧光占比分别为2.26 μs和47.7%, 并具有良好的电化学稳定性和热稳定性. 基于TMe-mSOCz作为非掺杂发光层制备了有机发光二极管(OLED)器件, 其启亮电压(V_on)为3.5 V, 最大外量子效率为5.63%, 国际照明委员会(CIE)坐标为(0.18, 0.26). 在1000 cd/m²亮度下, 非掺杂器件的效率滚降非常小(7.1%), 色彩稳定性较好, 其具有窄的半峰宽(FWHM=72 nm). 研究结果表明, 在传统TADF分子给受体间引入甲基修饰有利于开发具有AIE特性与更高效的D-A-D型TADF分子, 这为基于AIE-TADF分子开发新型OLED器件提供了新途径.     

单分散齐聚芴电致发光材料的合成及器件化

用Sonogash ira法合成了一系列含三键的齐聚芴,所有产物经核磁共振谱、质谱及元素分析表征确认.此类物质在溶液中及薄膜状态均发射出蓝紫或深蓝色荧光,荧光发射峰随聚合度增大依次红移.以这些物质为发光材料制作了相应的有机电致发光二极管(OLED),对器件的测试结果表明,所合成的齐聚芴具有优良的蓝色电致发光特性,其中OF3R4的最大发光亮度达到5 795 cd/m²,而OF3R6的最大外量子效率达到1.0%,其最大发光亮度为2 690 cd/m².     

四苯乙烯的合成、表征及在爆炸物检测中的应用 ——介绍一个大学化学综合实验

因具有聚集诱导发光特性、螺旋桨结构的四苯乙烯及其衍生物,在有机光电材料、荧光传感和生物成像等领域表现出优异的荧光性能。本实验以二苯甲酮为原料,利用McMurry偶联反应合成四苯乙烯。采用萃取、干燥和柱层析等手段对产物进行分离和纯化,通过熔点测定、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和质谱对其结构进行表征后,使用苦味酸作为模型化合物,利用荧光光谱测定其对爆炸物的荧光检测极限。本实验寓科研热点于实验教学中,不仅提高了学生的实验操作技能,而且有助于学生了解具有聚集诱导发光性能的四苯乙烯及其衍生物的研究现状和应用前景,激发了学生的科研兴趣和创新意识。     

Linked Rotaxane Structure Restricts Local Molecular Motions in Solution to Enhance Fluorescence Properties of Tetraphenylethylene

The restriction of local molecular motions is critical for improving the fluorescence quantum yields (FQYs) and the photostability of fluorescent dyes. Herein, we report a supramolecular approach to enhance the performance of fluorescent dyes by incorporating a linked rotaxane structure with permethylated α-cyclodextrins. Tetraphenylethylene (TPE) derivatives generally exhibit low FQYs in solution due to the molecular motions in the excited state. We show that TPE with linked rotaxane structures on two sides displays up to 15-fold higher FQYs. Detailed investigations with variable temperature ¹H NMR, UV-Vis, and photoluminescence spectroscopy revealed that the linked rotaxane structure rigidifies the TPE moiety and thus suppresses the local molecular motions and non-radiative decay. Moreover, the linked rotaxane structure enhances the FQY of the dye in various solvents, including aqueous solutions, and improves the photostability through the inhibition of local molecular motions in the excited TPE.