手性发光稀土配合物的设计合成、结构调控及性能研究

Chiral luminescent lanthanide(III) complexes attract increasing attention as their potential applications in biochemistry, medical imaging diagnosis and etc. However, the relationship between the chiral coordination environments of lanthanide ions and luminescent properties is not clear so far. In this project, chiral S-containing amino acid Schiff Base will be used as the first ligand, and N-heterocyclic compounds will be used as the second ligand to design and synthesize a series of chiral luminescent lanthanide(III) complexes.The crystal structures of lanthanide(III) complexes will be determined; The chiral coordination environments of lanthanide ions will be controlled by the interactions between the ligands, and the effects of the chiral coordination environments on the whole structures and physical and chemical properties of the complexes will be discussed in detail; The UV and emission spectra, emission quantum yield values, fluorescent lifetime and stokes shift of ligands and the complexes will be investigated; The electron and energy transfer between the ligands and lanthanide ions will be studied; The relationship between the chiral coordination environments around lanthanide ions and the luminescent properties of the complexes will be further discussed. The achievement of this project would provide insight view of rules about the chiral coordination environments and luminescent properties of lanthainde ions, and it would also provide valuable data for the design and exploitation of new chiral luminescent lanthanide complexes.

手性发光稀土配合物在生物化学、医学诊断等方面有广阔的应用前景。然而，稀土离子中心的手性配位环境与其发光性能的关系目前尚不明确。本项目拟用手性含硫氨基酸Schiff碱作为第一配体，以含氮杂环化合物为第二配体，设计合成系列具有发光性能的手性稀土配合物，并确定其晶体结构。利用配体间的相互作用调控稀土离子的手性配位环境，探讨稀土手性配位环境对配合物空间结构及理化性质的影响规律。通过考察配体与稀土配合物的紫外吸收光谱、荧光发射光谱、荧光量子效率、荧光寿命、Stokes位移，研究稀土配合物中配体与稀土离子之间电子跃迁引起的电子转移及能量转移等诸多光物理问题，探讨稀土离子手性配位环境与配合物发光性能的关系，揭示稀土离子手性配位环境对配合物发光性能的影响规律。本项目将为进一步设计和开发新型手性稀土发光材料提供科学依据。

手性稀土配合物在分析化学、生物化学和生物医学等方面有着广泛的应用前景，因而引起了研究者们广泛兴趣。由于Ln3+具有较高的配位数和丰富的配位多面体形式，稀土配合物的手性不易控制，因而分离合成手性稀土配合物存在一定的困难。本项目设计分离了具有多个手性中心的配合物配体取代传统的有机配体，这样配体与Ln3+离子的作用方向和作用位置预先固定，有利于手性稀土配合物的分离。本项目利用具有不同手性中心的配合物配体制备了两个系列的手性稀土配合物（共28种），通过元素分析、红外光谱、固体紫外-可见光谱对配合物进行了表征，利用CD光谱表征了其手性特征，并利用单晶衍射对配合物进行了结构鉴定。结果表明，由于配合物配体中心离子的手性环境不同（Λ或Δ），导致L-半胱氨酸中羧基的构象不同，使Λ型配合物配体更为紧凑立体体积更小，最终导致Λ型与Δ型稀土配合物的空间结构有较大差别。本项目利用手性配合物作为配体取代传统的有机配体，为有效分离合成手性稀土配合物提供了新思路，为进一步开发手性稀土配合物提供了一定的理论基础。