新型D-A Stenhouse光致变色染料及功能调控

We will design and synthesize some new visible-light responsive photochromic functional dyes based Donor-Acceptor Sthenhouse Adducts (DASAs). We can control the spectra, stability and function by extending the molecular conjugate system, modified the molecular structures of donor and acceptor. We mainly investigate five kinds of DASAs functional dye molecule systems as follows: (1) Fluorescent DASAs photochromic dyads, we will explore the energy transform, transfer and their photo-controlled properties by visible light. (2) Multi-photochromes and muli-function switches based on DASAs dyads, we will explore muiti-switching mechanism, the energy transfer and molecular controlled. (3) DASAs photochromic gels, we will explore the transfer and polarities changes between solution and gelation state.(4) Supramolecular DASAs photochromic functional dyes, we will explore the supramolecular structure and assembly of DASAs photochromic dyes by visible light.(5) Multi-function DASAs photochromic coploymeric nanoparticles, we will explore photo-controlled fluorescent change mechanism in solid state by visible light. Their chemical structures and properties will be characterized. We will investigate the relationship of molecular design and molecular structure of these DASAs photochromic molecules by theoretical calculations and explore their application in the fields of molecular switches, molecular probes and so on.

本项目旨在设计合成新型可见光响应的给体-供体stenhouse加合（Donor-Acceptor Stenhouse Adduts，缩写：DASAs）光致变色功能染料，通过扩展分子共轭体系，给体和供体单元分子结构的修饰，进行光谱性能、稳定性、功能性等方面调控。包括：（1）具有荧光开关功能的DASAs光致变色功能染料体系，探索染料分子中能量转换，传递及可控性。（2）含DASAs多元光致变色多开关功能染料分子体系，探索多元开关变色机理、能量传递与分子调控；（3）DASAs光致变色功能的凝胶小分子，研究光控染料分子在溶液和凝胶态下相互转化和极性变化。（4）超分子DASAs光致变色染料分子体系构建与自组装。（5）DASAs光致变色功能多元荧光聚合物纳米粒子，探索固态条件下光调控荧光机制。对其结构与性能进行表征，通过量子计算，探索分子结构与性能之间关系。探索它们在分子开关、分子探针等方面的应用。

本项目旨在设计合成新型可见光响应的给体-供体stenhouse加合（Donor-Acceptor Stenhouse Adduts，缩写：DASAs）光致变色功能染料，通过扩展分子共轭体系，给体和供体单元分子结构的修饰，对其结构与性能表征及其功能性等方面调控应用研究。项目执行期间报道了多个新型DASAs及相关有机光致变色功能分子体系，取得了研究目标预期的研究成果。如：合成新型含吲哚啉三苯基和四苯基乙烯聚集荧光发色团（AIE）的第三代DASAs可见及近红外荧光光致变色染料，他们表现出优良的光致变色性能和荧光调控性能，为长波长调节AIE荧光分子开关提供了新方法。合成了含不同电子效应的巴比妥酸受体的新型DASAs分子和含不同给体的四苯基乙烯衍生化的巴比妥酸DASAs分子，表现出高的耐疲劳性和热稳定性，探索新型给体和供体单元分子结构对光谱性能、稳定性、功能性等方面调控。为不同电子给体和受体设计新型DASAs分子提供了思路。合成了新型不同光波长、热、铜离子响应的 DASAs –二芳基乙烯二元光致变色AIE荧光功能染料，研究了多元光致变色基团功能调控和相互影响。合成并研究了了DASAs光致变色染料分子对金属离子传感性能及光响应速率影响，发现了其对铜离子响应速度的特异性机制，开发了一种新型的DASAs铜离子检测试纸。合成一种新型含席夫碱-DASAs光致变色染料并研究了其铝离子和锌离子化学传感器性能及传感机理。为化学传感器领域多功能DASAs的设计和合成提供新思路。合成了含四苯基乙烯及席夫碱的DASA的可见及近红外AIE荧光光致变色染料，研究了它们光致变色性能和荧光调控变化。合成含菲并咪唑具有聚集诱导发光（AIE）性能的红光激发的DASA光致变色染料，研究了它们在光、热，酸碱激发响应的光致变色性能，力致变色性能和荧光调控变化。合成了基于螺噁嗪-DAS的新型多功能光致变色染料分子体系。研究了多功能染料分子的结构之间的构效关系。研究了液体和固体状态下，光调控的变化和机制。合成并构建了全可见光的新型二噻吩乙烯光致变色染料分子体系及响应机理，合成了AIE凝胶软材料，综述了AIE光致变色智能材料。所有合成的光致变色染料在分子开关、信息存储、防伪、传感和细胞成像等领域表现出潜在的应用价值。