基于三芳基硼的共轭齐聚物的合成及其可视化双光子荧光传感性能研究

本课题以合成基于三芳基硼的共轭齐聚物为出发点，将具有双光子吸收活性的构型不同(树枝状、线形、香蕉形，星形等)的齐聚共轭单元(如，齐聚咔唑、齐聚吩噻嗪、齐聚芴以及它们的交替共轭齐聚单元等)修饰到硼原子上，获得具有大的双光子吸收截面以及双光子荧光信号放大性能的新型芳基硼共轭齐聚物。考察芳基硼共轭齐聚物对Na+、Ca2+、Hg2+等金属离子、有机胺及硝基化合物的识别能力，讨论分子结构与其双光子荧光传感性能之间的关系，制备出具有高灵敏度、高选择性、高稳定性的三芳基硼类双光子荧光化学传感器。本课题的开展将合成多种结构新颖的芳基硼共轭齐聚物，丰富芳基硼化学研究，并为芳基硼化合物作为双光子荧光探针在检测F-以外的化学物种的研究开辟新的领域。特别地，申请人创新性地提出：将树枝形齐聚物修饰到硼原子上以阻碍亲核试剂对硼原子的进攻，从而获得稳定性好的芳基硼化合物，该合成策略未见文献报道。

课题组按照研究计划开展了研究工作，在本项目执行过程中，合成了具有双光子吸收性质的端基分别为米基硼和吩噻嗪（或三苯胺）的给受体型共轭分子，发现分子在紫外光和近红外光激发下能发射较强的绿色荧光，并对氟离子具有选择性的单光子和双光子荧光响应能力；合成了基于咔唑等单元功能化的beta-二酮硼类共轭齐聚物，包括具有香蕉形、线形和树枝形的给受体型齐聚物，它们在溶液中均能发射较强的橙红色荧光，由该系列化合物制备的纳米纤维薄膜对有机胺气体具有选择性的、快速、可逆的荧光响应；合成了具有双光子吸收性质的、以苯并噻二唑为核的给受体型、具有枝化结构的H-形齐聚物以及线形齐聚物修饰的三聚茚类星形大分子，发现分子的双光子吸收能力与分子的枝化程度、分子的共轭程度以及给体的给电子能力有关；合成了含有苯并咪唑取代的氰基苯乙烯单元的谷氨酸衍生物，所形成的凝胶对氟离子、氢氧根离子等具有多重响应，并由此构筑了XNOR、XOR、INH等多种类型的逻辑门；合成了含有氰基苯乙烯单元的具有显著聚集诱导发光的共轭分子，并获得了对氟离子、氯离子、氢离子等具有荧光响应的小分子有机凝胶体系；制备了以苯丙氨酸衍生物为氢键给体、以双吡啶乙烯基苯为氢键受体的双组分凝胶体系，发现芳香胺和脂肪胺的可诱导凝胶纤维薄膜的荧光发生显著的不同的变化，苯胺使薄膜的荧光完全淬灭，而脂肪胺使薄膜的发光由黄色变为蓝色。. 发表与本项目相关SCI收录的论文19篇，影响因子超过3.0的有13篇 (分别发表在Chem. Commun., J. Mater. Chem., Chem. Eur. J., Org. Biomol. Chem., Langmuir等杂志上)；受邀在Wiley出版社出版的“Aggregation-induced Emission”一书中撰写了第11章；发表6篇会议论文，其中1篇为邀请论文；与熊本大学的Takafuji副教授的课题组进行了学术交流，出访4人次，来访3人次；培养博士研究生10人，5人取得博士学位，培养硕士研究生5人，1人取得硕士学位。