新型含六元芳环不对称二芳烯分子的合成及性质研究

二芳烯分子是一类重要的具有优良光致变色性质的新型光电功能化合物，由于具有高灵敏度、热稳定、抗疲劳和独特的光开关特性等优点，在生命科学和材料科学领域具有广阔的应用前景。本项目拟从新的设计思路构建新的二芳烯分子模型，以全氟环戊烯为桥头单元，以嘧啶、萘、芘、喹喔啉和苯并菲等六元芳环和噻吩、噻唑、异噁唑、吲哚和苯并噻吩等五元芳杂环为分子骨架，合成多个系列新型不对称二芳烯分子；系统研究分子结构、芳环/芳杂环、取代基及取代位置等因素对其光电性质的影响；通过量化计算与实验相结合，系统分析总结目标分子结构与性质间的关系，以此发展快速、高效构筑二芳烯分子的新方法。在此基础上，筛选性能优良的目标分子进行功能化修饰，获得高灵敏、强荧光和具有多重调控功能的二芳烯分子，并探讨其在化学传感和信息存储等技术领域中的应用。

在现阶段对二芳烯分子的研究中，对母体分子的侧链基团的修饰是一大热点，因为芳杂环的芳香稳定能和电子结构可以显著影响分子的各种光电性质。通过选择合适的芳杂环及引入不同取代基或功能化的基团，就可以寻找开发满足实际应用的二芳烯分子。迄今为止，二芳烯分子设计主要停留在以五元芳杂环构建分子骨架体系层面，为克服六元芳环对称二芳烯分子的性质缺陷，保证目标分子具有优良的热不可逆光致变色特性，我们在此项目中设计合成了一系列含有六元环的光致变色二芳烯化合物。其中这些六元环包括苯环、吡啶、萘环、嘧啶和吲唑等，这些二芳烯化合物展现出良好的光致变色、荧光开关及热稳定等性能。此外，在项目实施过程中，选择具有优异光致变色特性的全氟类二芳烯化合物为研究对象，并根据课题需要有针对性地进行分子设计，通过多种化学合成方法链接上一个荧光发色团，组成荧光开关；选择一些对特定离子或分子具有选择性和专一性识别能力的结构单元对二芳烯分子进行修饰，构建具有光和离子/分子多重调控的二芳烯光化学传感器。在本项目的支持下共合成了110余种具有不同芳杂环体系和性质各异的全氟二芳烯化合物，系统的研究了这些二芳烯化合物的光化学性质、酸碱性质和电化学性质，并对部分性能优异的全氟环戊烯进行了功能化修饰。功能化修饰后的全氟环戊烯化合物，具有多重调控功能以及对金属离子的选择性识别等性质。发表接受SCI论文41篇，EI论文16篇，国家发明专利授权4项。这些成果的取得，为今后将二芳基乙烯分子进一步进行功能化修饰及应用提供了实验基础和理论指导。