四苯基吡嗪功能化——有效构建新型聚集诱导发光材料

人们超过70% 的信息是通过视觉来获取。而发光材料,包括用于显示、照明和科研等,是传递信息的桥梁。然而传统的发光材料,往往具有浓度猝灭发光(ACQ)效应,即它们在稀溶液中发射很强的光,而在聚集状态下发光显著被猝灭。由于多数发光材料是在聚集状态下(例如固态薄膜、纳米粒子等)使用,传统发光分子的ACQ效应严重限制了它们的应用。2001年,香港科技大学的唐本忠教授课题组发现了一类具有聚集诱导发光(AIE)行为的荧光分子。和传统发光分子相反,聚集成了增强它们发光的有利因素,从而从根本上解决了传统发光材料遇到的ACQ难题。AIE材料的问世推动了高新技术的进步,经过十余年的发展,已成为世界范围内一个热门研究话题。

AIE材料的构筑离不开其核心AIE基元,例如:四苯基乙烯、苯基取代噻咯、苯基乙烯蒽和苯基取代吡咯等。而四苯基吡嗪是唐本忠教授团队在2015年开发的一种杂环类AIE基元,其具有合成简单、便于衍生和稳定性好等优点,是构筑各种发光功能材料的优良前体。

基于此,香港科技大学唐本忠教授团队近期开发了一种二腈基乙烯基修饰的四苯基吡嗪衍生物。活性二腈基乙烯基的引入使这类AIE分子可作为检测硫化氢的比例型荧光探针:其在溶液中发射黄光,但与硫化氢作用后,发生了加成、水解和氧化反应,生成了刚性大和极性小的AIE二硫化物,使黄光猝灭,与此同时二硫化物聚集产生的蓝光增强。这种荧光探针具有好的选择性和高的灵敏度(检测限0.5μM),可在0-75μM和150-225μM范围内对硫化氢进行定量分析,可进一步用作后续的生物应用和环境安全评估研究。

此外,这种AIE分子在丙酮和甲苯中重结晶可分别得到发绿光和黄光的晶态粉末。其中,发黄光的粉末在研磨下,晶形发生破坏,发光蓝移,并且可通过退火使发光进行回复。这种机械力诱导发光蓝移的现象与绝大多数AIE机械变色材料发光红移不同,给设计智能材料和信息存储材料等提供了新的思路。相关成果发表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm. 201704689)上。

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