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由于发光材料在照明、显示、电力以及宇航等各行各业具有的巨大应用潜力,对发光材料的开发一直是科学界的研究热门。聚合物发光材料比小分子发光材料更易成膜、易修饰以及有更高的稳定性等,已成为当前研究的焦点。然而大多数发光材料都会在聚集时发生荧光强度降低,也就是聚集诱导荧光淬灭(Aggregation-caused quenching,ACQ)现象。由于很多发光材料的使用是在聚集状态下进行的,所以ACQ现象大大限制了发光材料的实际应用。唐本忠院士课题组于2001年发现了一种与聚集诱导荧光淬灭(ACQ)相反的现象,其名称为聚集诱导发光(Aggregation-induced emission,AIE)现象。自从AIE效应提出以来,许多科研工作者被这种有趣的现象和其广阔的前景所吸引。传统的有机荧光聚合物在化学检测、太阳能转换、细胞成像等方面有着广泛应用,它们通常由共轭主链或π电子体系构成,以共价键合来提供足够的共轭。然而,这些荧光聚合物也有一些缺点,例如光稳定性差、高细胞毒性、不可生物降解、水溶性差和合成方法复杂,这对它们的实际应用是非常不利的。近年来,另一类发光聚合物逐渐吸引了研究者的注意。与经典的发光高分子相比,这类发光聚合物的结构中不含苯环、噻吩、芴、咔唑这样的共轭π电子系统基元,而只含有一些助色基团如:-CONH-、C=O、-COOR以及脂肪胺等。由于这些聚合物的化学结构更接近于具有良好水溶性和生物相容性的普通聚合物,它们化学制备过程简单、环境友好且在生物荧光成像等方面显示出明显优势。综上诉述,探索如何用简单合成方法制备不含共轭π电子系统基团,而仅含有非典型性发色团的具有生物相容性的新型AIE荧光材料的工作仍具有非常重要的意义。本论文运用简单的方法合成了几种只含有非典型性发色团的新型AIE荧光聚合物,主要研究了其光学性能和AIE性质。主要研究内容如下:(1)本研究以胱胺二盐酸盐(G0)作为核心和分支点,通过交替的迈克尔加成反应和酰胺化反应以高产率分别合成了G0.5、G1.0、、G1.2和G2.0四种不同代数含有双硫键的S-S-PAMAM树枝状聚合物。通过FT-IR、MS、EDS等表征了S-S-PAMAM树枝状聚合物的结构,然后系统研究不同代数S-S-PAMAM树枝状大分子的光学性能和S-S-PAMAM树枝状大分子(G2.0)的AIE性质。研究结果表明,随着聚合物代数的增加其荧光强度明显增强。通过浓度及不良溶剂(丙酮)对S-S-PAMAM(G2.0)荧光影响的研究,证明了其具有AIE特性。此外,由于S-S-PAMAM结构中含有大量二硫键,通过在温和条件下加入二硫苏糖醇(DTT)的方法即可被切断,裂解成胱胺等小分子片段。因此我们所合成的S-S-PAMAM树枝状聚合物具有优良的生物可降解性能和AIE发光特性,有望在荧光成像技术和生物科学领域被应用。(2)将单-[6-(二乙烯三氨基)-6-脱氧]-?-CD(DTCD)分别和丙二酸、二硫代二丙酸和谷氨酸进行酰胺化反应合成了三种具有AIE效应的新型生物相容性β-CD二聚体:丙二酸-β-环糊精二聚体(PCD)、3,3’-二硫代二丙酸-β-环糊精二聚体(DCD)和谷氨酸-β-环糊精二聚体(GCD)。通过~1HNMR、FT-IR、MS等表征了三种β-CD二聚体的结构,然后系统研究三种β-CD二聚体光学特性。研究结果表明PCD、DCD和GCD均能发出强蓝绿色荧光,三者发射波长相同,荧光强度大小顺序为PCD>DCD>GCD。并通过研究三者的温度和pH对其荧光的影响,以及变温~1HNMR、SEM等表征解释了其发光机理:二聚体结构中的羟基、亚氨基和酰胺基团可以形成稳定的分子间氢键,当分子内许多氢键相互作用,更有助于在分子间形成聚集体,使分子内形成刚性的结构。这有利于增加分子内的旋转阻力,使激发态非辐射能量衰减降低,从而增大荧光强度。此外,PCD、DCD和GCD三种二聚体还可以形成水凝胶,其凝胶能发射出强黄绿色荧光。与以前报道的AIE分子相比,该β-CD二聚体仅含有非典型性发色团,更重要的是有良好的水溶性、柔性链、结构可调性。本研究为制备无毒环保的非典型性AIE荧光生物大分子提供了一个新的思路,使AIE荧光材料更好的应用于细胞成像、生物传感及药物输送等领域。(3)由聚(异丁烯-alt-马来酸酐)和单-[6-(二乙烯三氨基)-6-脱氧]-?-CD(DTCD)发生酰胺化反应合成含有?-环糊精(?-CD)的具有聚集诱导发光效应(AIE)的聚合物(PIMA-NH-CD)。通过~1HNMR、FT-IR、MS等表征了该聚合物的结构,系统研究了聚合物的发光性能。研究结果表明PIMA-NH-CD具有良好的水溶性,能发出强蓝绿色荧光,且具有聚集诱导发光效应(AIE)。具有AIE性质的PIMA-NH-CD研究表明不需引入共轭π电子基元,仅将氮原子和氧原子等富电子基团引入β-CD中,也可制备具有AIE发光特性的β-CD衍生物。本研究为制备无毒环保的非典型性AIE荧光生物大分子提供了一个新的思路,使AIE荧光材料更好的应用于细胞成像、生物传感及药物输送等领域。