短带共轭齐聚蒽化学氧化合成及超敏荧光传感器

Oligoanthracene having electron-enriched conjugated structure and emitting fluorescence will be productively synthesized by a facile and scalable chemical oxidative homopolymerization of anthracene monomer with regular structure using Lewis acid as catalyst/oxidant. Reactive sites will be analyzed and proposed by following the reaction process. This study would break down barriers that cross-coupling method is inefficient at synthesizing the homopolyanthracene. This project would explore a new direct polymerization route of anthracene monomer without obviously specific polymerizable groups on it. We will examine the effect of the homopolymerization conditions on yield, chain structure, supramolecular structure, conductivity, thermal properties and fluorescence of the resulted oligoanthracene.Investigation on the complexation of oligoanthracene with ferric ions and the fluorescence quenching effect by ferric ions will be conducted. This project would be a good beginning for developing a fluorescent chemosensor with amplied quenching efficiency.

采用易于操作并能够规模化合成的化学氧化均聚法，以路易斯酸为引发催化体系，在有机介质中将结构规整对称的蒽单体转化成富含电子共轭结构的发出荧光性的齐聚蒽。跟踪反应过程以分析其反应位点，突破文献报道的交叉偶联法难以合成聚蒽的障碍，为无明显反应官能团的蒽单体的均聚探索出新途径。考察均聚条件对所得齐聚蒽的产率、 链结构、超分子结构、导电性、热性能和荧光性等的影响。研究齐聚蒽与铁离子的相互作用以及铁离子对齐聚蒽荧光性的淬灭，为今后研制放大猝灭效应的荧光传感器的开创一个良好新局面。

采用易于批量合成的化学氧化聚合法，在硝基甲烷介质中使用三氯化铁作氧化剂合成了齐聚蒽，表观产率最高可达96%。研究了聚合条件如反应温度、反应时间、单体浓度、氧化剂种类和用量等因素对所得齐聚蒽的产率、链结构、分子量以及导电功能和发光功能的影响。链结构研究发现蒽单元除了在最活泼的9,10-位发生偶合之外，在1,4,5,8-位和2,3,6,7-位也发生部分偶合，形成具有短带结构齐聚蒽。.进一步地，研究了所得齐聚蒽的各种性能特别是发光性能。齐聚蒽外观随着分子量的升高从棕色变为棕黑色和黑色的精细粒状粉末。部分溶于NMP、THF， DMF和DMSO，其NMP溶液在365nm的紫外灯照射下均可观察到蓝、蓝紫、黄绿和红棕色等不同波段的荧光。尤其是在氧单比为1/1和 50 ºC的温和条件下所合成的齐聚蒽，其NMP溶液的荧光强度是同等浓度(均以蒽单元计)的单体蒽的3倍。齐聚蒽的荧光性能够被缺电子化合物Fe(III)淬灭，而其它金属离子如碱金属离子、碱土金属离子、除了Co(II)离子以外的多数过渡金属离子均不会猝灭其荧光。.相对于电化学氧化聚合，该研究所探索的化学氧化聚合路径不仅奠定了稠环芳烃聚合物量产的基础，而且获得了强发光性的齐聚蒽，提升了发光聚合物的荧光性能。这些研究工作突破了蒽难以通过化学路径合成的瓶颈，即使是使用精巧的交叉偶联法也不能合成，为无明显反应官能团蒽的均聚开辟有效新途径。该研究在国内外尚未见报道。相关研究成果获得美国专利授权2项， 在知名国际化学学术刊物上发表相关的论文1篇，撰写相关研究论文1篇将投寄国际学术刊物。