吡唑啉酮聚集诱导发光化合物的设计、合成与性能

Aggregation quenching is the thorniest problem in the development of traditional organic light-emitting materials with high effieiencies. The aggregation-induced emission (AIE) effect has be proven to be an effective solution of the above problem and provide a novel idea in the design and applications of organic luminescents. However, their design and synthesis are complicated under harsh reaction conditions and the functionalization is difficult. So it is necessary to design and synthesize new organic systems with AIE effect. Based on our previous studies on pyrazolone compounds with photochromic properties, a series of compounds containing the pyrazolone-ring with aggregation-induced emission behaviors, such as 4-acylpyrazolones, pyrazolone Shiff-bases, pyrazolone thiosemicarbazones, pyrazolone semicarbazones, pyrazolone hydrazides, pyrazolone aldehyde hydrazones and double pyrazolones, will been synthesized by the molecular design and chemical modification on 1, 3 and 4-position of pyrazolone. A new system with aggregation-induced emission will been developed. Intramolecular rotation can be effectively restricted by changing structures, which tunes aggregation-induced emission behaviors of this kind of compounds. The relation between structures and aggregation-induced emission properties will be addressed in detail. Finally, the high performance organic light-emitting materials containing pyrazolone will be synthesized. The above research will richen the theory of organic photochemistry and promote the development of the high performance organic emission materials and devices.

聚集诱导发光(AIE)的发现解决了传统有机发光材料应用所面临的聚集诱导猝灭难题，为其应用提供了新思路。然而，目前具有AIE特性的有机化合物种类少，且合成过程复杂、反应条件苛刻、不易功能化，因此亟待设计、合成具有AIE特性的有机发光化合物新体系。本项目在过去研究吡唑啉酮类光致变色化合物的基础上，拟以吡唑啉酮为母体，采用分子设计手段，对吡唑啉酮的1、3、4位进行化学修饰，设计、合成具有AIE特性的4-酰基吡唑啉酮、吡唑啉酮缩氨基硫脲、吡唑啉酮缩氨基脲、吡唑啉酮缩酰肼、吡唑啉酮缩醛腙及双吡唑啉酮系列化合物，通过调控吡唑啉酮分子内旋转的受限程度，强化此类化合物的AIE效应，揭示吡唑啉酮类化合物结构与聚集诱导发光性能之间的关系，合成出高性能吡唑啉酮有机发光化合物，从而丰富有机光化学理论，推动高性能的有机发光固体材料及器件的发展。

聚集诱导发光（AIE）化合物能够在固态或聚集态下以不同的扭曲构象和堆积方式使其荧光发射和波长均发生改变，使其在生物探针、传感器以及有机发光二极管等领域有着广泛的应用前景。然而，目前具有AIE特性的有机化合物种类少，且合成过程复杂、反应条件苛刻、不易功能化，因此亟待设计、合成具有AIE特性的有机发光化合物新体系。本项目以1-苯基-3-取代基-5-吡唑啉酮为研究对象，采用分子设计手段，对其进行结构修饰，设计、合成了一系列具有 AIE 特性的吡唑啉酮类化合物。如1-苯基-3-甲基/苄基/苯基-5-吡唑啉酮，1，3-二苯基-4-乙酰基/苯甲酰基/苯乙酰基-5-吡唑啉酮，1，3-二苯基-4-乙基/苯亚甲基/苯乙基-5-吡唑啉酮缩苯胺，1，3-二苯基-4-（4-甲基苯基/甲氧基苯基）-5-吡唑啉酮缩苯胺，1，3-二苯基-4-乙基/苯亚甲基/苯乙基-5-吡唑啉酮缩水杨醛腙，1-苯基-3-甲基4-间氟/氯/溴苯亚甲基-5-吡唑啉酮缩苯基氨基硫脲，1，3-二苯基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮缩氨基硫脲，1-苯基-3-甲基4-间氟/氯/溴苯亚甲基-5-吡唑啉酮缩苯基氨基脲等。系统研究了这些化合物的聚集诱导发光性能及发光机理，考察了不同取代基对化合物发光性能的影响，揭示了吡唑啉酮衍生物结构与光化学性能之间的关系，以及聚集诱导发光机理。通过该项目的研究，最终开发了一个新的AIE新体系，合成出了高性能吡唑啉酮有机发光化合物，研究成果丰富了有机发光化学理论，推动了高性能的有机发光固体材料的发展。