基于四苯基苯的聚集诱导发光衍生物的合成及应用

摘要

聚集诱导发光(AIE)分子的巨大实用价值对于开发新的多功能性的AIE材料提出了要求，从噻咯(silole)和四苯基乙烯(TPE)被发现以来，已有很多基于这两个AIE母核的分子被开发，而新的AIE基元的探索对拓展AIE体系起到了关键性作用，本论文的核心工作就是探索多苯基苯体系AIE分子，并选择四苯基苯(TPB)作为新的AIE母核，合成了一系列基于此母核的AIE衍生物，以期望将其应用于有机发光二极管(OLED)，化学传感和机械力变色等方面。
　　第一，设计合成了一系列多苯基苯分子，研究该类分子取代在中心苯环上的苯基的数量与位置对其AIE性能的影响，并通过晶体结构解析探究了光物理行为出现差异的原因。此外，苯基苯系列AIE分子还排除了顺反异构导致分子AIE机理的争论，进一步证明了分子内旋转受限(RIR)机理的正确性。
　　第二，设计合成了基于四苯基苯的固态发蓝光、具有高固态荧光量子效率的电子给体-受体(D-A)结构分子，其作为发光层制备的OLED器件，具有低的开关电压(3.2V)、较高的外量子效率(2.92％)、理想的亮度（4629 cd·m-2）和较好色纯度(0.15，0.12)。此外，热性能的分析发现分子具有较高的初始分解温度（Td）365℃C且无玻璃化转变温度（Tg），说明此分子可以制备高稳定性的OLED。
　　第三，设计合成了基于四苯基苯的二苯胺与二腈基乙烯基取代的D-A结构多功能AIE分子。该分子在二氯甲烷/正己烷混合溶剂中AIE性能显著，其固体晶态和非晶态转变很容易，因此具有可逆的机械力变色行为，研磨前后最大红移可达到110 nm，且加热和溶剂熏蒸后回复性能好。此外，强D-A相互作用导致该分子在极性溶剂中分子内电荷转移(ICT)作用很强，它在低极性溶剂四氯化碳中发强光而在较强极性溶剂二氯甲烷和三氯甲烷中不发射荧光，调节后者在四氯化碳溶液中的含量可以改变溶液的发光颜色，因此，该分子可用于实时监测工业上用甲烷氯化法生产四氯化碳的反应程度，且因为对低含量二氯甲烷及三氯甲烷敏感，也可用于检测工业级四氯化碳的纯度。此外，该分子因为二腈基乙烯基与肼的反应活性高，且反应后ICT被破坏，使分子充分展现强的发光行为，因此可用于检测肼。该检测发生的化学反应在三分钟内完成，且1当量肼可与1当量探针分子完全反应，检测效率极高，受干扰性小，因此，该分子是对肼具有极高灵敏度与选择专一性，以及低背景信号的关开(turn-on)荧光探针。
　　第四，设计合成了基于四苯基苯的花菁盐，用于检测氰离子，该分子是具有较高灵敏度与选择专一性开关(turn-off)荧光探针。我们通过提纯探针分子与氰离子反应后的产物，研究该产物的荧光性质，深入探究其表现为turn-off响应的原因:探针分子为典型的聚集荧光增强(AEE)性质分子且在检测体系中发射荧光，而探针分子与氰离子反应后，因盐结构被破坏，产物分子表现出TICT和AIE的性质，所以生成的分子在检测溶剂体系(DMSO∶H2O=9∶1)因为TICT作用荧光基本被猝灭，因此检测前表现探针分子为较强的荧光，检测后表现出产物分子极微弱的荧光，从而使该分子对检测氰离子表现出turn-off效应。

目录

声明

论文说明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 具有AIE性能的分子及机理

1．2．1 聚集诱导发光现象的发现

1．2．2 具有聚集诱导发光现象的分子

1．2．3 聚集诱导发光的机理

1．3 聚集诱导发光的应用

1．3．1 AIE分子在OLED方面的应用

1．3．2 AIE分子在化学荧光探针方面的应用

1．3．3 刺激响应的AIE分子

1．4 课题的提出

第二章 苯环的取代位置与数量对多苯基苯AIE性能的影响

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 化学试剂

2．2．2 测试仪器

2．2．3 化合物的合成

2．3 结果与讨论

2．3．1 化合物的表征

2．3．2 AIE性能研究

2．3．3 晶体结构解析

2．3．4 热分析

2．4 本章小结

附录Ⅰ

第三章 基于四苯基苯衍生物的蓝光OLED器件

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 化学试剂

3．2．2 测试仪器

3．2．3 电致发光器件的制备

3．2．4 化合物的合成

3．3 结果与讨论

3．3．1 化合物的表征

3．3．2 TICT与AIE性质

3．3．4 溶剂化变色效应

3．3．5 电子结构

3．3．6 蓝光电致发光性能研究

3．4 本章小结

附录Ⅱ

第四章 基于四苯基苯的多功能荧光探针分子的应用

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 化学试剂

4．2．2 测试仪器

4．2．3 肼的检测

4．2．3 四氯化碳中二氯甲烷与三氯甲烷检测

4．2．4 化合物的合成

4．3 结果与讨论

4．3．1 化合物的表征

4．4．2 AIE性能研究

4．4．3 溶剂化变色

4．4．4 溶剂检测

4．4．5 机械力变色

4．4．5 肼检测

4．4 本章小结

附录Ⅲ

第五章 基于四苯基苯花菁盐的氰离子荧光探针

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 化学试剂

5．2．2 测试仪器

5．2．3 化合物的合成

5．2．4 氰离子的检测

5．3 结果与讨论

5．3．1 化合物的表征

5．3．2 AEE性能研究

5．2．3 氰离子检测

5．2．4 检测机理研究

5．3 本章小结

附录Ⅳ

第六章 总结与展望

参考文献

硕士简历及硕士期间主要科研成果