李康:吡啶烯酮类螺硼酸酯和[2.2]环仿基硼氟分子的构筑及其荧光性质研究论文

李康:吡啶烯酮类螺硼酸酯和[2.2]环仿基硼氟分子的构筑及其荧光性质研究论文

本文主要研究内容

作者李康(2019)在《吡啶烯酮类螺硼酸酯和[2.2]环仿基硼氟分子的构筑及其荧光性质研究》一文中研究指出:近年来,因硼氟二吡咯(BODIPY)具有高荧光量子产率、高摩尔消光系数、吸收和发射波长可调、易修饰以及光稳定性好等特点,使其在生物、化学、材料、医学等领域被广泛认知和应用,一直受到人们的追捧。但是,经典BODIPY分子的缺点同样明显。首先,由于BODIPY分子的高度对称性使其基态和激发态的能级差较小,导致其斯托克斯(Stokes)位移较小(7-15 nm),进而导致其自吸收比较严重。其次,经典BODIPY分子大多都是平面结构,这使其在聚集态下π-π堆积严重,导致分子在聚集态下容易发生荧光淬灭。这些缺点多年来一直困扰着研究者,同时也限制了BODIPY分子在很多方面如固态发光方面的应用。为了解决这些问题,具有大Stokes位移和具有AIE(聚集诱导发光)效应的一些有机硼分子成功合成出来,但是具有AIE效应的有机荧光分子仍较少,其在固体发光等方面的性质仍需继续深入研究。此外,通常光源发出的光为各向同性的自然光,在光的转换过程中光的利用效率比较低,如彩色液晶显示器中,入射光能量的利用率还不到30%,如使用有机圆偏振发光材料(CPL)作为发光器件的发光层,能使光源的利用率几乎达到100%。所以具有强发射并且可切换的圆偏振发光(CPL)有机小分子的研究正在兴起。由于其易衍生,优异加工性,高量子产率和波长可调的优点以及在光学设备和传感器中的应用前景,使研究者们对开发CPL活性有机分子(CPL-SOMs)的研究兴趣正在增长。因此,合成具有大斯托克斯位移(Stokes)和强圆偏振发光以及高效固态发光的荧光小分子一直是众多化学家们的目标。为了实现这一目标,本论文设计合成了一系列具有高固态发光、大斯托克斯位移(Stokes)以及强圆偏振发光(CPL)的新型手性有机硼荧光分子。并对所得到的分子进行性质测试和应用研究,论文主要包括以几部分下内容:1.首先采用N?O不对称双齿配体结合AIE策略,通过2-苄基吡啶与4-苯甲酸乙酯及其衍生物共轭,合成了一系列具有螺旋桨型结构的吡啶-烯醇类N?O不对称母体。并通过该配体与邻苯二酚和水杨酸反应,合成了一系列新型螺旋桨型结构的螺硼酸酯Sborepy 1-6。Sborepy 3-6符合典型AIE分子的特征,在溶液中具有较低的量子产率(1%-16%),而在固态粉末状态则表现出高的荧光量子产率(25%-32%)。吸收和发射波长可以通过不同官能团的修饰来调控,并且可以通过理论计算来预测波长的移动范围。研究结果表明,通过N?O不对称双齿配体结合AIE策略合成的硼酸酯,有效的解决了经典BODIPY分子聚集态淬灭的缺点,但是距离应用到固态发光材料所要求的量子产率还有所欠缺,所以需要进一步提高化合物的荧光量子产率。另外,Sborepy 6表现出可逆的酸性气体传感行为。这种成本低、合成简单(一锅法)、结构易修饰、热稳定性好以及溶液和固态条件下光物理性能优良的螺硼酸酯,有望进一步应用到酸性气体的固态传感器等领域。2.为了得到高固态量子产率和圆偏振发光(CPL)的新型手性荧光分子,第三章内容是在N?O不对称双齿配体结合AIE策略的基础上,将C2对称的1,1’-联萘酚(BINOL)引入分子中。成功设计合成了8种具有不同手性的新型轴手性螺硼酸酯(R)-/(S)-2a-2d。该系列化合物表现出强圆偏振发光(CPL)和高固态荧光量子产率。另外,(R)-/(S)-2c表现出良好的力致变色行为,(R)-/(S)-2d表现出良好的酸碱气体传感性能。这类具有高固态量子产率、圆偏振发光(CPL)、力致变色以及酸性气体传感的化合物具有应用到3D显示器、压敏材料和传感器等领域的潜力。3.为了研究手性在荧光分子中的作用,以图获得不对称性更好,吸收和发射不对称因子更大的分子,在第四章实验中我们将面手性[2.2]环仿骨架作为构建单元,通过两种不同的构建策略设计合成了两类荧光分子。第一类我们采用荧光团外接手性源策略,通过将面手性[2.2]环仿骨架引入经典BODIPY分子的Meso位,设计构筑一系列具有面手性的新型BODIPY类手性荧光分子BP-1-BP-4。通过[2.2]环仿骨架的引入,有效的改善了BODIPY分子的平面结构,抑制了π-π堆积,使其表现出高效的固态发光。同时,BP-3和BP-4在固态下的最大发射波长分别为882和996 nm,达到了近红外区。第二类我们直接对面手性[2.2]环仿骨架进行修饰,通过BF2直接将苯亚胺与[2,2]环仿骨架相连。这两种不同的设计思路,为新型手性BODIPY类荧光分子的设计合成提供了有效的理论支持,为BODIPY化学的发展做了一定贡献。

Abstract

jin nian lai ,yin peng fu er bi ge (BODIPY)ju you gao ying guang liang zi chan lv 、gao ma er xiao guang ji shu 、xi shou he fa she bo chang ke diao 、yi xiu shi yi ji guang wen ding xing hao deng te dian ,shi ji zai sheng wu 、hua xue 、cai liao 、yi xue deng ling yu bei an fan ren zhi he ying yong ,yi zhi shou dao ren men de zhui peng 。dan shi ,jing dian BODIPYfen zi de que dian tong yang ming xian 。shou xian ,you yu BODIPYfen zi de gao du dui chen xing shi ji ji tai he ji fa tai de neng ji cha jiao xiao ,dao zhi ji si tuo ke si (Stokes)wei yi jiao xiao (7-15 nm),jin er dao zhi ji zi xi shou bi jiao yan chong 。ji ci ,jing dian BODIPYfen zi da duo dou shi ping mian jie gou ,zhe shi ji zai ju ji tai xia π-πdui ji yan chong ,dao zhi fen zi zai ju ji tai xia rong yi fa sheng ying guang cui mie 。zhe xie que dian duo nian lai yi zhi kun rao zhao yan jiu zhe ,tong shi ye xian zhi le BODIPYfen zi zai hen duo fang mian ru gu tai fa guang fang mian de ying yong 。wei le jie jue zhe xie wen ti ,ju you da Stokeswei yi he ju you AIE(ju ji you dao fa guang )xiao ying de yi xie you ji peng fen zi cheng gong ge cheng chu lai ,dan shi ju you AIExiao ying de you ji ying guang fen zi reng jiao shao ,ji zai gu ti fa guang deng fang mian de xing zhi reng xu ji xu shen ru yan jiu 。ci wai ,tong chang guang yuan fa chu de guang wei ge xiang tong xing de zi ran guang ,zai guang de zhuai huan guo cheng zhong guang de li yong xiao lv bi jiao di ,ru cai se ye jing xian shi qi zhong ,ru she guang neng liang de li yong lv hai bu dao 30%,ru shi yong you ji yuan pian zhen fa guang cai liao (CPL)zuo wei fa guang qi jian de fa guang ceng ,neng shi guang yuan de li yong lv ji hu da dao 100%。suo yi ju you jiang fa she bing ju ke qie huan de yuan pian zhen fa guang (CPL)you ji xiao fen zi de yan jiu zheng zai xing qi 。you yu ji yi yan sheng ,you yi jia gong xing ,gao liang zi chan lv he bo chang ke diao de you dian yi ji zai guang xue she bei he chuan gan qi zhong de ying yong qian jing ,shi yan jiu zhe men dui kai fa CPLhuo xing you ji fen zi (CPL-SOMs)de yan jiu xing qu zheng zai zeng chang 。yin ci ,ge cheng ju you da si tuo ke si wei yi (Stokes)he jiang yuan pian zhen fa guang yi ji gao xiao gu tai fa guang de ying guang xiao fen zi yi zhi shi zhong duo hua xue jia men de mu biao 。wei le shi xian zhe yi mu biao ,ben lun wen she ji ge cheng le yi ji lie ju you gao gu tai fa guang 、da si tuo ke si wei yi (Stokes)yi ji jiang yuan pian zhen fa guang (CPL)de xin xing shou xing you ji peng ying guang fen zi 。bing dui suo de dao de fen zi jin hang xing zhi ce shi he ying yong yan jiu ,lun wen zhu yao bao gua yi ji bu fen xia nei rong :1.shou xian cai yong N?Obu dui chen shuang chi pei ti jie ge AIEce lve ,tong guo 2-bian ji bi ding yu 4-ben jia suan yi zhi ji ji yan sheng wu gong e ,ge cheng le yi ji lie ju you luo xuan jiang xing jie gou de bi ding -xi chun lei N?Obu dui chen mu ti 。bing tong guo gai pei ti yu lin ben er fen he shui yang suan fan ying ,ge cheng le yi ji lie xin xing luo xuan jiang xing jie gou de luo peng suan zhi Sborepy 1-6。Sborepy 3-6fu ge dian xing AIEfen zi de te zheng ,zai rong ye zhong ju you jiao di de liang zi chan lv (1%-16%),er zai gu tai fen mo zhuang tai ze biao xian chu gao de ying guang liang zi chan lv (25%-32%)。xi shou he fa she bo chang ke yi tong guo bu tong guan neng tuan de xiu shi lai diao kong ,bing ju ke yi tong guo li lun ji suan lai yu ce bo chang de yi dong fan wei 。yan jiu jie guo biao ming ,tong guo N?Obu dui chen shuang chi pei ti jie ge AIEce lve ge cheng de peng suan zhi ,you xiao de jie jue le jing dian BODIPYfen zi ju ji tai cui mie de que dian ,dan shi ju li ying yong dao gu tai fa guang cai liao suo yao qiu de liang zi chan lv hai you suo qian que ,suo yi xu yao jin yi bu di gao hua ge wu de ying guang liang zi chan lv 。ling wai ,Sborepy 6biao xian chu ke ni de suan xing qi ti chuan gan hang wei 。zhe chong cheng ben di 、ge cheng jian chan (yi guo fa )、jie gou yi xiu shi 、re wen ding xing hao yi ji rong ye he gu tai tiao jian xia guang wu li xing neng you liang de luo peng suan zhi ,you wang jin yi bu ying yong dao suan xing qi ti de gu tai chuan gan qi deng ling yu 。2.wei le de dao gao gu tai liang zi chan lv he yuan pian zhen fa guang (CPL)de xin xing shou xing ying guang fen zi ,di san zhang nei rong shi zai N?Obu dui chen shuang chi pei ti jie ge AIEce lve de ji chu shang ,jiang C2dui chen de 1,1’-lian nai fen (BINOL)yin ru fen zi zhong 。cheng gong she ji ge cheng le 8chong ju you bu tong shou xing de xin xing zhou shou xing luo peng suan zhi (R)-/(S)-2a-2d。gai ji lie hua ge wu biao xian chu jiang yuan pian zhen fa guang (CPL)he gao gu tai ying guang liang zi chan lv 。ling wai ,(R)-/(S)-2cbiao xian chu liang hao de li zhi bian se hang wei ,(R)-/(S)-2dbiao xian chu liang hao de suan jian qi ti chuan gan xing neng 。zhe lei ju you gao gu tai liang zi chan lv 、yuan pian zhen fa guang (CPL)、li zhi bian se yi ji suan xing qi ti chuan gan de hua ge wu ju you ying yong dao 3Dxian shi qi 、ya min cai liao he 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shou xing [2.2]huan fang gu jia jin hang xiu shi ,tong guo BF2zhi jie jiang ben ya an yu [2,2]huan fang gu jia xiang lian 。zhe liang chong bu tong de she ji sai lu ,wei xin xing shou xing BODIPYlei ying guang fen zi de she ji ge cheng di gong le you xiao de li lun zhi chi ,wei BODIPYhua xue de fa zhan zuo le yi ding gong suo 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自聊城大学的李康,发表于刊物聊城大学2019-09-30论文,是一篇关于斯托克斯位移论文,固体荧光论文,压敏荧光论文,传感器论文,聊城大学2019-09-30论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自聊城大学2019-09-30论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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