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有机荧光材料由于其发光颜色范围宽、制作工艺相对简单、材料选择范围广等特点,成为科学界的研究热门课题。传统的有机荧光材料通常显示聚集荧光淬灭(aggregation-caused quenching,ACQ)效应,限制了其应用范围。聚集诱导发光(aggregation-induced emission,AIE)材料由于其高效的聚集态发光,解决了传统荧光染料ACQ的问题,促进了有机荧光材料的发展。四苯乙烯(TPE)因其热稳定性高、合成简单、易修饰和聚集诱导发光性能强的特点,成为聚集态发光领域的“明星分子”,特别是在刺激响应荧光材料领域,由于TPE独特的“桨轮形”结构,使其分子间相互作用较弱,具有灵活多变的分子立体几何结构和自组装模式。在外界环境刺激下,不同分子立体几何结构和自组装模式的转变会引起材料光谱信号的变化,从而实现对外界刺激的荧光响应。迄今为止,大量不同结构的TPE衍生物被报道,广泛应用在生物探针和成像、化学传感器和爆炸物检测、光电子器件领域。但四苯乙烯衍生物的刺激响应性能与分子结构以及分子自组装结构之间的关系有待于进一步深入研究。本文设计合成了一系列具有AIE性质分子内电荷转移型四苯乙烯衍生物,利用分子内电荷转移型化合物光物理性质易调节,自组装形式多样的特点,得到一系列具有独特刺激响应性质的AIE材料,系统研究其光物理性质和刺激响应荧光变色行为,结合晶体结构解析和理论计算,探索其结构与性能之间的相关性。同时,探究一些化合物在信息存储和爆炸物检测上的应用。主要研究内容如下:1、以丙二腈作为吸电子基(Acceptor,A),二乙氨基和1-吡咯烷基分别作为供电子基(Donor,D),设计合成了两种具有力致荧光变色性质的D-p-A型四苯乙烯衍生物(TPEDA和TPEPL)。研究结果表明:TPEDA和TPEPL具有显著的AIE效应和分子内电荷转移特点;此外,化合物TPEDA和TPEPL的固体荧光量子产率(Φ_F)表现出很大的差异,初始值分别为15.67%和2.53%。通过单晶结构解析发现,化合物TPEPL分子间存在较强的分子间相互作用(C-H???π,C-H???N和弱的π-π作用),导致固体荧光量子产率较低;而空间位阻较大的二乙氨基削弱了TPEDA分子间的相互作用,非紧密堆积型自组装使其具有较高的固体荧光量子产率。此外,TPEDA和TPEPL表现出明显的力刺激荧光变色性质,在压力研磨刺激下,其荧光发射峰分别红移了25 nm(从619 nm到644 nm)和10 nm(从647 nm到657 nm),且研磨后的样品经乙醇熏蒸处理荧光性质又能恢复原始状态,具有可逆的力刺激荧光变色行为。时间分辨荧光光谱、不同状态的粉末X-射线衍射(PXRD)和差示扫描热分析(DSC)研究表明,刺激响应荧光性质源于样品由晶态到无定型态的转变。2、通过改变末端苯环对位取代基的种类,设计合成了五种分子内电荷转移型四苯乙烯衍生物(TPEN、TPEH、TPEF、TPEIZ和TPECN),研究了系列化合物的AIE性质、力致荧光变色行为及对苦味酸(PA)的响应。研究发现,除了TPEN表现出ACQ效应以外,TPEH、TPEF、TPEIZ和TPECN表现出AIE效应。在研磨刺激下,因取代基不同,化合物表现出独特的的力致荧光变色性质,TPEN样品在研磨后,荧光峰位几乎不发生改变,其Φ_F降低为原来的0.38倍。TPEH,TPEF,TPEIZ和TPECN在外力刺激下,荧光发射峰位分别红移了34 nm、33 nm、64 nm和26 nm,并且固体Φ_F发生不同程度的变化,TPEH和TPEF固体Φ_F分别增强为原来的1.23和2.45倍,TPEIZ和TPECN固体Φ_F降低为原来的0.52和0.83倍。晶体结构解析表明,TPEH和TPEF在研磨后π-π作用被破坏导致Φ_F升高;TPEN、TPEIZ和TPECN研磨后,分子构象平面化,形成π-π作用而导致Φ_F降低。基于其优秀的力致荧光变色性质,将其应用于信息存储。基于光诱导电子转移(PET)机理,TPEH、TPEF、TPEIZ和TPECN可以在水相中特异性识别苦味酸(PA),其检测限分别为7.58μM,458 nM,634 nM和4.62μM。3、通过Debus-Radziszewski和Knoevenagel反应,合成了四种芳基咪唑修饰的四苯乙烯衍生物(S1、S2、S3和S4),其中S1和S2,S3和S4互为位置异构,具有相同的分子骨架。不同溶剂中光物理性质研究表明,S1、S2、S3和S4均具有分子内电荷转移性质。该系列化合物均具有聚集诱导发光性质,在四氢呋喃-水混合溶液中,随着水含量的增加,荧光强度表现出明显增强趋势,在f_w=90%时,化合物荧光强度分别增强为原来的13、75、12和51倍。同时化合物S1、S2、S3和S4在研磨刺激下,荧光发射峰位分别红移了43 nm、30 nm、12 nm和11 nm,固体Φ_F分别增强为原来的4.96、2.66、1.78和1.61倍,均表现为力诱导荧光增强性质。对样品研磨前后粉末的时间分辨荧光光谱和PXRD以及样品的扫描电子显微镜(SEM)分析结果发现其刺激响应荧光变色机理是微晶态和无定型态之间的转变。此外,化合物S1、S2、S3和S4可以在水相中特异性识别PA,其检测限分别为69.7 nM、73.5 nM、93.8 nM和96.9 nM,核磁共振氢谱滴定实验和密度泛函理论计算研究发现其检测机理是PET和能量转移机制。