环金属Ir(Ⅲ)化合物在化学传感器、OLEDs、细胞成像、催化、信息存储和安全保护等方面有潜在应用,因此这类发光材料一直受到人们的广泛关注。人们主要通过修饰铱化合物的分子结构,以及使用外部刺激(例如,光照、研磨、阴离子交换、加热或pH等)调控Ir(Ⅲ)化合物的发光行为。基于以上两种手段,本论文设计合成了含有萘基团、咪唑基团和蒽基团的环金属Ir(Ⅲ)化合物,研究了化合物的发光行为调控。具体内容主要包括以下三个部分。1、含有萘基环金属配体的Ir(Ⅲ)化合物的发光和细胞成像研究我们使用萘基C^N配体nbiH合成了[Ir(tpy)(nbi)Cl](PF6)化合物的两个同分异构体(1-O和1-R)。晶体结构表明,nbiH配体通过咪唑氮原子和萘基碳原子(C2或C8)螯合一个Ir(Ⅲ)离子。化合物1-O中的nbi-配体通过五元环的螯合方式与一个Ir(Ⅲ)离子配位,而化合物1-R中的nbi-配体通过一个六元环的螯合方式与一个Ir(Ⅲ)离子配位。1-O和1-R之间不同的结构导致了它们明显不同的光化学性质和分子自组装能力。与化合物1-O在581 nm处的强的发射相比,化合物1-R表现出在612 nm处的较弱的红移发射。在水溶液中,化合物1-O可以组装成平均粒径约为100 nm的单分散纳米粒子,1-R不能形成纳米粒子。化合物1-O和1-R都可以进入HeLa细胞,表现出随着时间增加而增强的细胞内发光强度。2、Ir(Ⅲ)化合物酸碱诱导的结构与发光行为转变,以及光催化制氢性能研究基于咪唑-吡啶基 N^N 配体 pidpyH,我们合成了化合物[Ir(dfppy)2(pidpyH)](PF6)(2-PF6)和[Ir(dfppy)2(pidpy)](3)。晶体结构表明,在化合物2·PF6中,中性配体pidpyH通过N,N螯合方式与{Ir(dfppy)2}+单元配位,而在化合物3中,pidpy-阴离子通过N,N-螯合方式与{Ir(dfppy)2}+单元配位。1H NMR实验表明化合物2·PF6和3均表现出酸碱诱导的结构转换,这归因于它们吡啶基团或咪唑单元上的质子化/去质子化反应。在室温下,化合物2·PF6和3在CH2Cl2中表现出TFA诱导的发光状态转变,即从不发光状态转变为582 nm的光发射状态。另外,2·PF6和3可以作为光催化还原水制氢气,在同等条件下分别得到512 μmol和131μmol的氢气,转换数分别为102和26。3、蒽基Ir(Ⅲ)化合物的合成,晶体结构及其光照诱导的发光行为转换我们构建了两个含有蒽基配体aip的环金属化合物[Ir(dfppy)2(aip)](PF6)(4)和[Ir(ppy)2(aip)](PF6)(5),它们表现出光照诱导的发光行为转变。在室温下,365 nm的光照导致4和5在CH2Cl2中发生了光氧化,形成了相应的光氧化物种4-O和5-O。在紫外光照射前,化合物4和5都不发光,这归因于从Ir(Ⅲ)单元到蒽单元的能量转移。在紫外光照射后,这两个化合物都表现出光发射(4:519 nm,5:578 nm),这是由于它们的蒽基发生了光氧化反应,因此阻断了能量转移造成的发光淬灭。此外,我们发现4-O和5-O在室温下的CH2Cl2中表现出TFA调控的发光行为转变,这归因于它们的咪唑单元或邻菲罗啉单元的质子化。4-O和5-O的光发射表现出发光强度的减弱和红移(4-O:Δλ=9 nm,5-O:Aλ=4 nm)。