近年来,由于小分子有机凝胶(LMOGs)具有独特的价值而广泛应用于有机光电材料、化学传感器、场效应晶体管等领域。因此,设计合成结构新颖、性能优异并具有预期光电性能的有机小分子凝胶剂得到了人们的广泛关注。值得一提的是,含氮杂环化合物(如,咪唑、咔唑、吩噻嗪等)具有分子结构易于修饰、反应位点多、反应活性高、热稳定性好、荧光发射能力强等优点,在有机光电功能材料方面具有重要的应用价值。因此,在本文中,我们合成了一系列能够自组装的叔丁基咔唑、吩噻嗪、蒽修饰的咪唑衍生物和吩噻嗪修饰的查尔酮衍生物,分别研究了化合物的光致变色、压致荧光变色行为及荧光传感性能。取得如下创新性研究结果:设计合成了叔丁基咔唑、吩噻嗪和蒽修饰的1,4,5-三苯基咪唑和菲并咪唑衍生物Cbz-IM、PTZ-IM、ANT-IM和Cbz-PIM。有趣的是,1,4,5-三苯基咪唑衍生物表现出光致变色行为。例如,在365 nm紫外光照射下,Cbz-IM在二氯甲烷中385 nm处的发射强度明显降低;光照60 s后,在500 nm处出现新峰,溶液的发光颜色由深蓝色变成绿色。同时,在紫外光照射下,固态薄膜也发生了类似的变化。对于PTZ-IM和ANT-IM而言,不管是在固态还是溶液中,都表现出相似的光致变色行为。ESR光谱分析表明,紫外光照能使1,4,5-三苯基咪唑衍生物生成自由基,由此引起了化合物的光致变色行为。咪唑衍生物不仅具有光致变色性质,还表现出自组装和荧光传感性质。在不同溶剂中的成凝胶能力测试结果表明:含有叔丁基咔唑单元的Cbz-IM和Cbz-PIM于环己烷、1,4-二氧六环和乙腈中在超声刺激下能形成有机凝胶,而PTZ-IM和ANT-IM在所选的溶剂中不能形成凝胶,表明叔丁基在凝胶形成中起着重要作用。成凝胶过程中的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱的变化表明,π-π相互作用是分子自组装的主要驱动力。干凝胶的X-射线衍射分析表明,Cbz-IM和Cbz-PIM在凝胶状态下自组装成层状结构。值得一提的是,Cbz-IM的有机凝胶发出强烈的蓝色荧光,在TFA作用下,可发生凝胶-溶液的相变,并伴随着发光强度的显著降低。干凝胶薄膜Cbz-IM对TFA蒸气的检测限为208 ppb;当TFA蒸气浓度为112 ppm时,响应时间为1.21 s。合成了吩噻嗪修饰的2-羟基查尔酮同系物PTNn(n=2,4,8,12,16)。尽管它们在溶液中的发光较弱,但是固态时能给出较强的红色荧光。PTNn表现出可逆的压致荧光变色行为,例如,合成得到的PTN16样品的发射峰出现在667 nm,发射红光,研磨后,粉末的发光颜色变为深红色;当用二氯甲烷熏蒸或者加热处理粉末时,发光颜色又恢复到原来的状态。不同固体状态的XRD分析表明压致荧光变色行为的主要原因是由于晶态和非晶态的转变。另外,随着碳链长度的增加,PTNn在压致荧光变色过程中的最大发射峰位移减小。此外,在π-π相互作用和范德华力的驱动下,PTN12和PTN16能自组装成发射红色荧光的有机凝胶。可见,通过D-π-A型2-羟基查尔酮类似物的相变可以调节材料的发光性能。本工作为设计新型非经典π-凝胶剂和多刺激响应的软材料提供了新思路。