新型染料分子的设计、合成及应用

针对染料及相关行业面临的关键科学问题，围绕新型染料生色发色体系、环境友好纺织染料、数码喷墨染料、生物荧光染料和荧光探针等，开展以产品高性能和制造技术清洁化为目标的的精细化工产产品工程研究。着力开展新型发色母体结构创新，为行业亟需的长波长荧光染料提供了新的染料母体平台结构和清洁制造过程。拓展染料与纤维间的扩散、吸附上染能力和染料与纤维间化学结合能力的动力学和热力学进行研究。依据染料分子结构设计理论，研究发色团结构对发色强度、Stoke位移的影响，与被标记生物体的专属反应基团结构以及荧光标记分子组装方法，以功能最佳化为结构设计终极目标，为提高标示过程的灵敏度、选择性和实用化提供平台技术。面向太阳能综合利用等新兴领域，利用染料激发态相关的电子转移过程驱动化学反应，实现将太阳能光分解水成氢气和氧气，开展染料敏化太阳能电池相关的基础研究和产业化前期探索。

全面完成该项目的研究内容和预期目标。获得国家自然科学二等奖1项，省部级自然科学一等奖3项；发表学术论文143篇，授权发明专利18项，申请发明专利54项；主办了3次国际会议、1次双边会议、1次全国会议；在重要国际会议上作大会报告4次，主题报告3次，邀请报告38次；培养出站博士后、毕业博士生和硕士生共85人。.在新型染料发色体系创新研究中，以功能最佳化为目标，提高标示过程的灵敏度、选择性和实用化技术方面取得了系列成果：(1) 开发出靶向到生物大分子环氧化酶-2的单、双光子荧光染料，起到了点亮肿瘤细胞高尔基体的作用。(2) 创制了五甲川菁染料中位醛基取代物获得了250 nm以上的假大斯托克斯位移，可作为双模式粘度探针；(3) 开发出了与DNA结合呈现强烈荧光响应的近红外荧光染料，组装成低廉红色半导体激光器，可用于活细胞荧光成像及流式技术中。(4) 设计合成出用于羟基自由基（•OH）特异性识别与时间分辨荧光测定的新型Tb3+配合物。(5)完成了基于Eu(III)配合物的NO特异性荧光探针和钌(II)配合物在活细胞及组织中内源性NO时间分辨荧光成像的测定，建立了应用方法。.利用染料激发态相关的电子转移过程驱动化学反应，实现太阳光分解水成氢气和氧气，开展光转换材料研究： (1) 成功获得带有硅醚基团的水氧化催化剂，实现光解水制取氢和氧，得到了当期国际上最高的光电流密度。(2) 开辟了负载分子催化剂实现器件化的新思路，获得了目前性能最优异的含有分子催化剂的水电解池。 (3) 获得了长达58.4 s的发光寿命的芘炔RuII化合物Ru-4。(4) 提出不发光的过渡金属配合物，只要光激发后三重态能得到有效布居，将仍有可能在各个领域得到应用的新概念。(5) 开发了新型橙色磷光材料，获得了高效率二元白光OLEDs。设计合成了饱和的蓝色荧光材料，组合了真正的标准白光。.发展简便且环境友好的催化反应体系，建立了钯催化的碳-碳键形成等精细化工产品清洁合成技术：(1)在空气、水/有机溶剂、水为单一介质的钯催化的Suzuki反应体系，实现联芳类化合物的简单、高效制备。(2) 在有氧气氛中实现了三苯胺类联芳化合物和芳基取代苯胺类衍生物的高效合成。(3) 开发了合成4-芳基香豆素类化合物的新途径。(4) 研究了芳基亚磺酸钠脱SO2与芳基磺酸酯的偶联反应等，可高收率、高选择性地获得目标产物。