基于不稳定三氮唑光反应构筑含吡嗪中心荧光稠杂环化合物

Most fused heterocycles possess absorption and emission properties which are important in the fields of fluorescent chemosensors and organic optoelectronics. In this project, synthesis of fragile 1,2,3-triazoles will be approadched by using the electronically matched HOMO and LUMO of starting materials as well as the released resonacne energy of products. The synthesized fragile 1,2,3-triazoles will be used for the construction of pyrazine-centered fused heterocycles via applying of photoirridation. Through photophysical investigation of these pyrazine-centered fused heterocycles, some fluorescent structure-property relationship will be established and some new fluorophores will be screened as well. The selected ones might be used for fluorescent chemosensor and organic photoelectronics.

多数稠杂环具有良好的吸收和发射，在有机光电材料和荧光传感等领域有着重要的应用。本项目将围绕不稳定1-吸电子基-1,2,3-三氮唑的合成和它的光反应性展开，通过亲偶极子和偶极子的HOMO和LUMO轨道能级匹配及产物共振稳定化能，提出无金属催化、无有机小分子催化合成1-吸电子基-1,2,3-三氮唑新方法；提出光反应二聚不稳定三氮唑合成含吡嗪中心结构稠杂环化合物的新方法。在合成的新稠杂环化合物基础上，通过研究稠杂环化合物的光物理性能，建立荧光发射三要素（发射波长、发射效率、发射寿命）和分子结构、分子形态（纳米聚集体、粉末、晶态）之间的荧光构效关系，筛选出具有良好荧光量子效率的新荧光生色团，开拓这些新荧光生色团在荧光传感和有机光电材料方面的应用。

设计合成新的有机荧光分子，评价它们的荧光性能，建立一定的荧光构效关系，并发展这些新荧光分子在探针和有机光电材料方面的应用，是有机光电领域中的关键科学问题。我们在本基金的资助下，开展了三个方面的研究工作。基于3-重氮吲哚-2-亚胺的新反应，我们合成了3-偶氮吲哚化合物并将其作为硼的三齿配体得到具有近红外吸收性能的化合物；合成了二氢吲哚并吡嗪类稠杂环化合物，评价了取代基对这一类分子溶液、薄膜和固体荧光发射性能的影响，溶剂极性对荧光发射了影响，发现它们是一类性能优异的空穴传输材料，可应用于有机电致发光器件的制备。基于探索氰基化反应的新试剂，我们利用苄腈合成了2-芳基-3-氰基苯并呋喃类化合物，探讨了取代基对溶液荧光发射性能的影响，溶剂极性对荧光发射性能的影响。我们还利用四苯基乙烯聚集荧光增强的特性，将2-芳基-3-氰基苯并呋喃类化合物的固体荧光猝灭特性转变成聚集荧光增强，使该类分子的膜发光效率达到50%，并成功应用于有机电致发光。基于吩噁嗪、噁唑、苯并噻二唑等杂环，我们设计合成了几类具有良好荧光发射性能的新荧光分子，在测试和评价它们溶液、薄膜、粉末、晶体的荧光发射性能的基础上，建立了一定的荧光构效关系，并发展了它们作为荧光探针和光电材料的新应用。我们发现当苯并噻二唑和氨基直接相连时，氨基苯并噻二唑具有激发波长依赖的荧光发射，即Anti-Kasha emission (S2→S0)，在特定的条件下，该类分子溶液发白光。这一现象的发现得到了国内外同行的关注，该文章发表后被推荐为JMCC的Hot Paper，并成为季度的Most read articles之一。