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聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission,AIE)概念的提出极大的改善了传统有机发光材料因聚集引起的荧光猝灭现象导致的应用受限。自2001年由唐本忠院士等人首次提出此概念以来,大量的具有聚集诱导效应的化合物被合成并在刺激响应、离子传感器、生物成像和光学器件等领域得到了广泛的应用。在大量的AIE材料研究中,以蒽为核心的9,10-二苯乙烯基蒽类AIE化合物被大量报道,而具有聚集诱导发光特性的9,10-二噻吩基蒽类化合物则鲜有报道。在前期的工作中,我们发现9,10-二噻吩基蒽具有明显的聚集诱导发光效应,并且具有良好的生物相容性,可对细胞进行荧光成像。因此,为了进一步系统研究该类AIE化合物结构与性质的关系,我们以9,10-二噻吩基蒽为母体,通过结构修饰,设计合成了一系列具有多色态发光的AIE化合物,系统研究了取代基、共轭链等因素对其AIE性质及机械变色性质的影响,并探究了它们在细胞荧光成像中的应用。具体研究内容如下:1、设计合成了9,10-二噻吩基蒽型蓝光AIE小分子BPTA、BMPTA和BCPTA。BMPTA和BPTA晶体具有非平面构象,这是因为相邻分子之间存在多个分子间氢键相互作用,这限制了它们的分子内旋转并使荧光增强。此外,BMPTA和BPTA均表现出可逆的机械研磨变色性能,可通过粉末X射线衍射和荧光寿命对其进行系统研究。结果表明,取代基对它们的分子堆积,机械变色性质和AIE性能有重大影响。此外,这些AIE分子发光团可以作为荧光染料应用于He La细胞成像。2、设计合成了9,10-二噻吩基蒽型绿光AIE小分子DTA-BO和DTA-BT,其在聚集态下具有显着的聚集诱导发光行为和高荧光量子产率。此外,它们通过研磨-熏蒸显示出可逆的机械研磨变色性能,粉末X射线衍射分析也进一步说明了物质的机械研磨性质。有趣的是,He La细胞荧光成像实验表明DTA-BO和DTA-BT具有良好的生物成像性能,可用于He La细胞成像。这项工作将有助于设计基于9,10-二噻吩基蒽骨架的功能性AIE染料。3、设计合成了9,10-二噻吩基蒽型可调控荧光发射的AIE小分子DTA-F、DTA-BF、DTA-N和DTA-BN,系统性的研究了强吸电子乙二氰基对其光物理性质的影响。研究结果表明,DTA-F、DTA-BF、DTA-N和DTA-BN均具有显著的AIE特性,其在固态中分别显示出明亮的蓝色、黄绿色和橙红色的荧光;其中,DTA-F和DTA-N显示出明显的机械研磨变色性质,而DTA-F和DTA-N可作为生物荧光染料对He La细胞进行染色。