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荧光化合物在化学、生物、材料等许多领域有重要应用,然而,传统有机荧光化合物通常伴随着严重的浓度淬灭效应,这极大地限制了其作为固体发光材料的应用。在2001年,Tang等人报道的有机化合物聚集诱导发光效应（AIE）现象为新型固体荧光材料提供了一个全新的思路。AIE化合物在固体发光材料及其化学与生物传感器等方面具有巨大的潜在用途,但由于AIE化合物种类繁多,结构多样,决定AIE现象的机理也呈现复杂性,一些已经提出来的机理缺少直接证据和深入研究。此外,AIE化合物作为化学与生物传感器,选择性往往较低。本论文通过合成基于具有典型AIE现象的四苯乙烯大环化合物,对大环化合物的AIE现象,发光机理以及作为TNT气体高灵敏度传感器进行了研究,取得了一些有意义的结果。1.通过分子内环化将四苯基乙烯（TPE）螺旋桨状构象部分或完全固定,发现螺旋桨状构象的固定化可以识别手性胺及确定手性胺对映体纯度。设计合成的化合物6为完全固定化的构象,可以拆分为M-6和P-6对映体,具有镜像CD,在溶液中能达到几乎100%的荧光量子产率。此外,化合物M/P-6还显示出了镜像CPL和大的圆偏振发光不对称因子,都是由对映体的螺旋性决定的。2.设计合成了多个TPE双环化合物,尤其是顺式-14和偕式-15,它们是具有完全相同取代基的异构体。它们的光物理性质表明,双键在激发态下的旋转受阻也对AIE效应起到关键作用。由于双键在激发态下不能自由旋转,因此顺式-TPE双环发射的荧光比偕式-TPE的荧光强。其他旋转,包括TPE单元苯环的旋转和连接体苯环的旋转,对荧光发射的影响很小。3.设计合成了吡啶二甲酰胺和TPE单元构成的[3+3]大环化合物20,发现它在晶体状态下通过互相将吡啶二甲酰胺单元插入到对方的大环空腔中,从而形成自包合分子笼并形成很大的空腔,可同时容纳两个TNT分子。即使在TNT分子和溶剂分子被除去之后,分子笼的空腔仍然保留,这些孔道可以用于选择性吸附空气中的CO2和作为TNT蒸气的传感器。4.设计合成了以TPE为基本结构单元的折叠体,由于使用具有AIE效应的TPE为折叠单元,它们在聚集状态下发出很强荧光,并且随着折叠单元的增加,荧光量子产率也随之增加。强的荧光可用于在水溶液中检测几个纳摩尔浓度的TNT,甚至可以检测用空气高度稀释的TNT蒸气。26-TNT混晶结构直观地揭示了TNT的硝基与折叠体的芳香环之间的n-π相互作用和氢键是其结合TNT的关键作用力。