论文部分内容阅读
近年来,具有快速响应和高灵敏性的荧光传感器已经被广泛研究并且被应用于化学、生物、药物分析和环境监测领域。在众多荧光传感器中,比色传感器由于能通过肉眼直接观测到颜色的变化而引起了众多研究者的关注。作为光致变色材料,二芳基乙烯化合物因具有优良的热稳定性和显著的抗疲劳性而成为最具有吸引力的光电材料之一。它主要应用在分子开关、逻辑电路、光化学传感器等众多领域。目前,把新的基团引入到二芳基乙烯中来优化和调控其性质是该领域的一个研究热点。在芳环末端醛基引入邻菲罗啉基团期望更好的调制二芳基乙烯的光致变色性质是本论文的研究重点。本论文主要研究了酸效应、离子响应、共轭效应对该类二芳基乙烯化合物光电性质的影响。主要研究成果如下:本文共设计合成了10种新型含邻菲罗啉基团的不对称光致变色二芳基乙烯化合物,并且通过核磁、红外和元素分析等手段进行了结构表征。考察了二芳基乙烯化合物在溶液和PMMA膜片中的光致变色性质。结果表明,化合物DT-5~9和DT-12~13在甲醇溶液中具有良好的光致变色性质。化合物DT-10~11和DT-14在三氯甲烷溶液和PMMA膜片中具有良好的光致变色性质。研究了热稳定性和抗疲劳性。无论是在室温条件下还是在较高温度(78℃)范围内,含邻菲罗啉基团的二芳基乙烯化合物均具有良好的热稳定性。含咪唑基团的化合物DT-5~6与含醛基的母体化合物DT-1相比,其抗疲劳性略微提升;化合物DT-11在PMMA膜片中的抗疲劳性相对于溶液中有明显的提升;化合物DT-12~13在溶液中具有较好的抗疲劳性。详细研究了取代基和共轭链的长度对该类二芳基乙烯化合物性质的影响。对于化合物DT-5~6,含邻菲罗啉基团的化合物DT-6的开、闭环的最大吸收波长比化合物DT-5明显增大,而摩尔吸光系数和转化率却明显减小。与含醛基的母体化合物DT-1相比,化合物DT-5~6的荧光强度明显增强表明含有咪唑基的化合物能够显著增强二芳基乙烯化合物的荧光强度。对于化合物DT-6-8,与末端苯环上未被取代的母体化合物DT-6相比,取代基位置效应研究表明无论在末端苯环对位上引入供电子取代基还是吸电子取代基均能够有效的增大开、闭环态的摩尔消光系数。荧光性质研究表明,当取代基是吸电子取代基时能够显著增大化合物的荧光强度和荧光调制效率。对于化合物DT-8~9和DT-12~13,共轭链长度研究表明,含有较长π共轭链的化合物DT-9和DT-13的闭环态的最大吸收波长小于化合物DT-8和DT-12,而闭环量子产率和转化率却呈现相反的变化趋势。研究了离子响应。化合物DT-5C~8C和DT-12C随着Cu2+的加入,最大吸收波长发生蓝移并且吸光度逐渐下降,伴随着颜色从蓝色变成紫色然后褪成无色。同时,化合物DT-50的荧光会随着Sn2+、A13+和Cr3+的加入而明显增强。而化合物DT-9C和DT-13C的吸光度会随着Cu2+的加入逐渐下降,溶液颜色从蓝色褪成无色。同时,这两种化合物的荧光会随着Ca2+、Mg2+和Sr2+的加入而明显增强。研究了酸效应。闭环态化合物DT-11C的最大吸收波长在加入TFA后会从546nm红移到552nm,伴随着溶液颜色从洋红色变成紫色,被TEA中和后,能回到原始状态。另外,在开环态化合物DT-110中加入TFA其荧光发射峰会发生蓝移且其荧光强度会明显增强,而加入TEA其荧光强度会发生淬灭。对于化合物DT-10,无论是加入TFA还是加入TEA,其荧光强度都明显降低。研究了含锌离子的配合物的基本光电性质。该配合物的合成为二芳基乙烯的发展开辟了新的路径。