给受体型吩噻嗪衍生物的力致荧光变色性质研究

摘要

力致荧光变色材料是一类受外界刺激如：机械力、压力等刺激有响应的材料，即它们的荧光发射光谱会在外力的刺激下而发生显著变化，当再用加热或有机溶剂熏蒸后，其荧光可以恢复到原来的状态的材料。这种对力、热和有机溶剂气体敏感的材料广泛的应用在荧光开关、记忆芯片、荧光传感、数据存储和安全墨水等领域中。目前，人们发现具有给受体特殊结构的荧光分子通常会表现出力致荧光变色的性能。研究发现这些材料根据母体中心的不同主要分为：四苯乙烯类衍生物、三苯胺类衍生物、9，10-二乙烯基蒽类衍生物及吩噻嗪类衍生物等。众所周知设计出新颖的结构简单的力致荧光变色染料是一个具有挑战性的课题。吩噻嗪非平面的蝴蝶型结构、较强的给电子能力以及取代方式多样易于修饰的特点使得它的衍生物在力致荧光变色材料领域有不俗表现。在本文中，我们以设计合成新型吩噻嗪衍生物为出发点，考察了受体以及烷基链的长度对其力致荧光变色性能的影响，取得了如下创新成果： （1）合成了以乙基取代的吩噻嗪为中心，双苯甲酰基功能化的荧光分子EPBPA。该化合物在固态和溶液中都能发射较强的荧光，固态荧光量子产率达到了0.63，EPBPA的固态发光性质不仅依赖于分子结构，而且与分子在固体中的堆积模式紧密相连。在晶体中，我们发现EPBPA存在三种氢键。EPBPA表现出明显的可逆的力致荧光变色性能。XRD、DSC等测试结果表明结晶态与无定形态之间的转变是导致EPBPA能表现出可逆致力致荧光变色的原因所在。 （2）合成了以不同烷基取代的吩噻嗪为核心，甲酰基功能化的化合物PCAn(n=1，2，4，6)。结果表明：它们在固态和溶液中都能发射较强的荧光，其固态荧光量子产率分别为52%、42%、49%、45%。我们发现，PCA1、PCA2、PCA4都能表现出力致荧光变色性能。有趣的是，PCAn固体荧光颜色的改变都可以通过肉眼观察到。在紫外灯365nm照射下，研磨之后的PCA1到PCA4样品发射黄绿到橙黄色的荧光，通过加热或者用二氯甲烷蒸汽熏蒸60s后，恢复到研磨前的绿色或者黄绿色的荧光。但是，PCA6不会发生这种现象。我们发现在研磨/加热(熏蒸)处理过程中，具有较长的烷基链(n=4)的PCAn呈现出更明显的荧光颜色变化。此外，这个过程是可多次重复的，这就表明这是一种可逆的力致荧光变色现象。XRD、DSC等测试结果表明结晶态与无定形态之间的转变是导致力致荧光变色的原因所在。上述研究结果还表明：不同烷基链的引入对力致荧光变色材料的性能有一定的影响。

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Abstract

1 前言

1.1力致荧光变色材料

1.2力致荧光变色材料的分类

1.2.1四苯乙烯类和二苯乙烯类力致荧光变色材料

1.2.2 三苯胺类力致荧光变色材料

1.2.3 有机硼类压致荧光变色材料

1.2.4吩噻嗪衍生物的力致荧光变色材料

1.2.5其他类型的力致荧光变色材料

1.3 本文立意

2 苯甲酰基功能化的吩噻嗪衍生物的制备及其可逆力致荧光变色性质的研究

2.1 引言

图2-1 EPBPA的合成路线

2.2实验部分

2.2.1实验试剂与仪器

2.2.2化合物的合成

2.2结果与讨论

2.2.1合成与表征

2.2.2光物理性质

2.2.3 理论计算

2.2.4晶体结构

2.2.5 力致荧光变色性质

2.3结论

3 烷基链长度依赖的吩噻嗪衍生物的可逆力致荧光变色性质

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验试剂与仪器

3.2.2化合物合成

3.3结果与讨论

3.3.1溶剂中的光物理性质

3.3.2 理论计算和电化学性质

3.3.3 PCAn的力致荧光变色性质

3.4 结论

4 结论与展望

4.1 结论

4.2展望

参考文献

[110] J. H Jia, Y. Y Wu. Synthesis, crystal struct

附录A

附录B

在学期间研究成果

致谢