基于不对称双齿配体的BODIPY类荧光分子的构筑及其发光性质研究

Organic fluorine-boron complexes, with BODIPYs (boron diprromethene and its derivatives) as the example, are a family of best-known fluorescent dyes with some excellent properties. Their high absorption coefficients and quantum yields, and tunable emission from visible light to near infrared allow BODIPYs to be applied in the field of fluorescence sensing and imaging,and light harvest.Unfortunately, most of BODIPYs diplay rather low Stokes shift of typically 7-15 nm, which would results in self-absorption of their emitted photons. Moreover, BODIPYs often show non fluorescence in the solid state due to aggregation-induced fluorescence quenching. Therefore, great efforts have been paid to the design and synthesis of BODIPYs with large Stokes shift and intense fluorescence in the solid state in recent years. To address this need, in this project, we present that desymmetrization of bidentate ligand should be a potential strategy for the construction of BODIPYs with large Stokes shift and intense fluorescence in the solid state. By conjugating of benzoles with isoindolin, pyridine, quinoline, phenol, naphthol or naphthalimide derivatives, a seires of novel BODIPYs with large Stokes shift and intense fluorescence in the solid state will be synthesized. The relationship between the structure and the optical properties of these new BODIPYs will be studied.This research will result in the discovery of new design strategies for the development of new BODIPYs.

以硼氟吡咯（BODIPY）为代表的有机硼氟配合物由于具有高的摩尔消光系数和量子产率，以及波长范围可调的优势已经被广泛应用于荧光检测、生物分子的荧光标记以及光捕集系统等领域。目前限制BODIPY类荧光分子应用的两个主要缺点是其斯托克斯位移较小(7-15 nm)以及固态荧光猝灭严重。因此，设计合成具有大斯托克斯位移和强的固态荧光的BODIPY类荧光分子的研究备受关注。本项目将针对BODIPY类荧光分子斯托克斯位移小以及固态荧光猝灭严重的缺点，拟利用双齿配体不对称化的设计策略，通过苯并唑类与异吲哚啉，吡啶，喹啉等含氮杂环化合物或苯酚/萘酚，萘酰亚胺等含氧化合物杂化共轭，设计合成一系列同时具有大的斯托克斯位移以及较强固态荧光的BODIPY类荧光分子，系统研究它们的构效关系，为新型BODIPY类荧光分子的设计合成提供有效的理论支持。促进BODIPY化学的发展。

以硼氟吡咯（BODIPY）为代表的有机硼氟配合物由于具有高的摩尔消光系数和量子产率，以及波长范围可调的优势已经被广泛应用于荧光检测、生物分子的荧光标记以及光捕集系统等领域。目前限制BODIPY类荧光分子应用的两个主要缺点是其斯托克斯位移较小(7-15 nm)以及固态荧光猝灭严重。因此，设计合成具有大斯托克斯位移和强的固态荧光的BODIPY类荧光分子的研究备受关注。本项目针对BODIPY类荧光分子斯托克斯位移小以及固态荧光猝灭严重的缺点，利用双齿配体不对称化的设计策略，通过苯并唑类与异吲哚啉、嘧啶等杂化共轭，设计合成两个系列具有大的斯托克斯位移(760-8400 cm-1)以及中等固态荧光的BODIPY类荧光分子。所获得的这些分子具有良好的荧光检测与细胞成像能力，另一方面，研究探索了双齿配体不对称化结合聚集诱导发光构建同时具有大斯托克斯位移和高效固态发光效率的新型BODIPY类荧光分子的设计策略，构建了两个系列具有高效固态发光效率的新型BODIPY类荧光分子。所获得的这些化合物固态发光效率在0.10-0.60之间，斯托克斯位移在方面2100-4600cm-1之间。另外具有D-A结构的分子都表现出了酸碱气体以及压力刺激荧光变色的响应行为，具有在刺激响应型固态发光材料领域应用的潜力。本研究不仅获得了数种具有大斯托克斯位移型和强固态发光的新型BODIPY类荧光分子，并证明了利用双齿配体不对称化以及聚集诱导策略构建高效固态发光型BODIPY类荧光分子的应用潜力，有效促进了BODIPY化学在固态发光材料领域的应用。