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当硼原子与芳香化合物相连时,由于其空的p轨道并由此产生的强烈缺电子性,常被用作强的π电子受体。当与电子给体结合时,可以构成具有分子内电荷转移性质的含硼π-共轭体系化合物。π-共轭三芳基硼化合物是一类最为重要的含硼π-共轭体系化合物,表现出良好的光、电性质,在有机电致发光二极管(OLEDs)中的发光和电子传输材料研究中已经得到了广泛的应用。然而这类化合物的性质因环境条件刺激而导致的变化尚未得到深入研究。刺激响应性材料是一类在工业生产和日常生活中具有极大应用前景的智能材料,通过研究π-共轭三芳基硼化合物的环境刺激响应性能,有助于加深对这类发光材料的光物理性质的理解,拓展有机发光材料的应用范围,发现新的智能发光材料。本论文设计并合成了一系列π-共轭三芳基硼化合物并对其基本光物理性质以及荧光对温度和压力的刺激响应性进行了研究,并进一步将其应用于氟离子、半胱氨酸和同型半胱氨酸检测、流体和大面积的温度测量。主要内容及研究进展如下:
1.合成了三种具有不同空间位阻取代基的发光π-共轭三芳基硼化合物,研究了取代基对材料性质的影响。将它们分别用于氟离子识别研究,发现化合物的识别能力与取代基的空间位阻效应有直接的关系:适当的空间位阻有助于该类化合物对氟离子的高选择性识别,而取代基位阻过大的化合物对氟离子无识别能力,具有更好的化学稳定性。该结果对设计和制备高选择性荧光探针、高发光量子效率及化学稳定的荧光功能材料具有指导意义。
2.合成了一种醛基取代的π-共轭三芳基硼化合物,并将其用于半胱氨酸(Cys)和同型半胱氨酸(Hcy)识别研究。结果表明该化合物对Cys和Hcy都具有高选择性识别能力,是一类turn-on型荧光探针。
3.合成了一系列双芘取代的π-共轭三芳基硼化合物,研究了它们的在不同条件下的光物理性质,发现该化合物具有温度敏感的双重荧光性质,其发光分别来源于LE态和TICT态。考察了不同给电子能力取代基对π-共轭三芳基硼化合物温度响应性的影响,并首次制备了可用于宽温度范围的、高稳定性、高发光量子效率的单组分发光分子温度计,进一步制备了发光薄膜及发光微球,实现了对流体和大面积的温度显示。
4.合成了两种二米基硼作为端基的D-π-A型π-共轭三芳基硼化合物,研究了其聚集体发光的刺激响应性,发现它们的聚集体具有可逆的力致荧光变色性质和热致荧光变色性质。此类化合物发光的力/热双重刺激响应性与分子间的电荷转移复合物形成密切相关,为刺激响应性材料的设计提供了新思路。这类可逆的颜色变化特性在光学记录、压力和温度检测等领域均有着潜在的应用价值。