1,2,4-三氮唑光功能铜(I)配合物的合成、环翻转调控和发光机理研究

Copper(I) complexes have received extensive attention due to their low cost, environmental benignancy, structural diversity, particular photophysical properties, and promising applications in materials science. In this project, photofunctional molecule-based materials of Cu(I) complexes will be prepared by utilizing 1,2,4-triazole-based chelating ligands, and the molecular structure and photophysical properties of Cu(I) complexes will be modulated via the structural modification of 1,2,4-triazole-based chelating ligand and ancillary ligand as well as the control of the NH-N¯ transformation and ring inversion isomerism. Through a systemic study on the molecular structure, luminescence properties, and electrochemical behavior of Cu(I) complexes, together with TD-DFT theoretical calculation, the relationship among the electronic structure and steric configulation of the ligand, N-H chemical activity, NH-N¯ transformation, and ring inversion isomerism of 1,2,4-triazole can be clarified, and their effects on the molecular structure and luminescent properties of Cu(I) complexes can be elucidated, and the forming and working mechanisms and the key elements of structural regualtion of ring inversion isomerism and special luminescence properties of Cu(I) complexes can be uncovered, and the potential applications of the NH-N¯ transformation and ring inversion isomerism in photofunctional molecule-based materials of Cu(I) complexes can be clarified, and the approach to regulating the molecular structure and luminescent properties of Cu(I) complexes by the structural modification of the sensitive position of the ligands can be established. Furthermore, the research results of this project might provide a foundation for the development of highly efficient phosphorescence materials and photofunctional molecule-based materials based on Cu(I) complexes.

铜(I)配合物因价格低廉、环境友好、结构多样、光物理性质独特及在材料科学的良好应用前景而被广泛关注。本项目拟应用1,2,4-三氮唑螯合配体来制备铜(I)配合物光功能分子材料，通过三氮唑螯合配体和辅助配体的结构修饰，NH-N¯转化和环翻转异构的控制，实现铜(I)配合物分子结构和光物理性质的可控调节。通过铜(I)配合物分子结构、发光性质、电化学行为等系统研究，结合TD-DFT理论计算，阐明配体电子结构及空间构型、N-H化学活性、NH-N¯转化、三氮唑环翻转异构四者的关系及其对铜(I)配合物分子结构和发光性质的影响，揭示环翻转异构和特殊发光性质的产生和工作机理及其结构控制关键要素，明确NH-N¯转化和环翻转异构在铜(I)配合物光功能分子材料中的潜在应用，掌握如何通过配体敏感部位的结构修饰实现铜(I)配合物分子结构和发光性质的结构调控，为开发铜(I)配合物高效磷光材料和光功能分子材料奠定基础。

铜(I)配合物具有价格低廉、环境友好、结构多样和光物理性质独特等特点，在材料科学领域表现出良好的应用前景。本项目应用1,2,4-三氮唑螯合配体和有机膦辅助配体的组合，通过1,2,4-三氮唑螯合配体和有机膦辅助配体的结构修饰，1,2,4-三氮唑NH-N转化和环翻转异构的控制，化学环境（如酸、碱）的变化，外界刺激（如研磨、蒸汽、温度）的施加等，实现了对铜(I)配合物分子结构、晶态结构、光物理性质等的精细调控，获得了一系列具有特殊结构或特殊性质的铜(I)配合物光功能分子材料。通过深入系统的研究，建立了应用1,2,4-三氮唑螯合配体来设计合成光功能铜(I)配合物分子材料的新体系和新途径；结合TD-DFT理论计算结果，阐明了配体电子性质和空间效应、三氮唑NH化学活性、三氮唑NH-N转化、三氮唑环翻转异构等的相互关系，以及它们对相应铜(I)配合物结构和化学物理性质的影响；揭示了三氮唑环翻转异构和特殊发光性质如蒸汽发光变色和研磨发光变色的产生和工作机理及其结构控制关键要素；明确了1,2,4-三氮唑NH-N转化和环翻转异构在开发铜(I)配合物光功能分子材料中的潜在应用；掌握了如何通过配体结构的修饰改造来实现铜(I)配合物结构和化学物理性质的有效调控，为开发铜(I)配合物高效磷光材料和光功能分子材料（尤其刺激响应发光变色智能材料）奠定了一个很好的理论研究基础和经验技术积累，具有重要的理论研究意义和潜在应用价值。本项目研究已在国内外重要学术期刊上发表研究论文29篇，其中SCI收录论文28篇，期刊影响因子大于3的SCI论文15篇；已申请中国发明专利14项，获批授权中国发明专利12项；指导培养硕士研究生14人，其中7人已顺利毕业和就业。