基于AIE型给体的超分子光捕获体系的研究及其应用

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超分子自组装极大地促进了聚集诱导发光(AIE)材料的发展。基于国内外课题组对超分子聚合物及AIE型荧光材料的研究,本论文围绕具有AIE性质的化合物,对它们自组装行为及其所构筑的光捕获体系进行了研究,并探索了这些体系所具有的潜在应用。本论文主要分为以下三个部分:第一部分,开发了一种基于四重氢键超分子聚合物的人工光捕获系统。设计并合成了具有AIE性质的FTPE基团桥连双脲基嘧啶酮(UPy)的衍生物(M),其通过UPy的四重氢键作用,可以形成超分子聚合物。在表面活性剂CTAB的帮助下,M的超分子聚合物可以分散在水相中形成纳米颗粒。以M作为给体,荧光染料NDI作为受体,成功构建了一种超分子人工光捕获系统。通过调节M和NDI的比例,可以实现从黄色到红色的多色可调荧光发射。该人工光捕获系统在动态发光材料和生物成像领域有潜在的应用。第二部分,开发了一种基于水溶性柱[5]芳烃主体和AIE型客体的连续二次能量转移超分子人工光捕获系统。设计并合成了羧酸铵盐修饰的柱[5]芳烃(WP5)主体及甲基吡啶修饰的四苯基乙烯衍生物(Me Py TPE)客体。在水相中,WP5和Me Py TPE发生主客体作用并进一步组装成纳米颗粒。我们选用荧光染料曙红(ESY)作为中间能量受体,尼罗红(Ni R)作为最终能量受体,成功构建了连续二次荧光共振能量转移(FRET)人工光捕获系统。通过控制WP5-Me Py TPE、ESY、Ni R三者的比例,不仅能够实现从亮蓝色到黄绿色再到粉色的多色可调荧光发射,而且能够得到白光发射的超分子材料。此外,所构建的光捕获体系能够作为纳米反应器,用于有机物脱卤素,在水溶液实现光催化有机反应。这种连续二次FRET人工光捕获系统为光催化反应和有机发光材料的开发提供了新思路。第三部分,合成了两种基于UPy和席夫碱的衍生物。首先设计并合成了具有AIE性质的化合物N1,由于化合物N1的溶解度比较差,通过引入烷基链增加化合物的柔韧性,重新设计并合成了化合物N2。我们希望化合物N2能够利用UPy单元通过四重氢键二聚,席夫碱部分能够与Cu2+发生金属配位作用,从而形成正交超分子聚合物并应用于光捕获系统的构筑。
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