新型荧光手性传感器的设计合成与应用

传统的基于BINOL的荧光手性传感器利用BINOL既作手性骨架又作荧光源，因而存在荧光不强、波长短、灵敏度不高的问题。本申请摒弃这一传统设计思路，拟以BINOL为手性源，二羰基硼结构为发光源，将BINOL骨架从二羰基硼结构的碳和硼两个方向与其共轭相连，构建一类新型的、具有可调强荧光和手性微环境、高灵敏度、高选择性的荧光手性传感器。探索不同取代基团对传感器分子荧光性质和手性微环境的影响，研究它们对手性羟基酸、氨基酸、氨基醇及其衍生物的识别作用，以获得性能优异的荧光手性传感器。在此基础之上，利用β-二羰基结构与金属离子的强配位能力，构建新型的手性超分子配位聚合物，将有望形成一类新型的荧光手性分离材料。

本项目拟结合氟硼二羰基结构单元的高荧光量子产率和高环境敏感性与联二萘酚（BINOL）的手性骨架开发一类新型的高灵敏度和选择性的荧光手性传感器。但是，大量的尝试表明既有的合成手段无法得到目标化合物。因此，我们致力于1,3-二羰基化合物的新的合成方法的探索，开发了基于新的偶联脱羧策略的合成方法：α-羰基羧酸钾与α-溴代酮在不需要过渡金属催化的条件下即可脱羧偶联得到1,3-二羰基化合物。此反应由自身产生的溴离子催化，反应条件中性，底物普适性好，只产生无机盐和二氧化碳废弃物，具有很好的应用前景。为了降低反应温度使反应更加温和，通过进一步深入探索，我们使用碳酸钾辅助偶联，氢氧化钾水解，首次成功实现了α-羰基羧酸甲酯与α-溴代酮在室温条件下的偶联脱羧反应，高区域选择性地合成1,2-和1,3-二羰基化合物。与此同时，我们研究了小分子1,3-二羰基化合物及其氟硼配合物的荧光性质，发现了有趣的压制变色、多形态荧光发射、AIE及酸碱感应等性质。此外，我们开展了基于咪唑鎓和方酸菁结构单元的荧光材料的合成研究，开发出优秀的阴离子和阳离子荧光识别主体分子，以及优秀的固体荧光掺杂材料，为今后的研究工作奠定了基础。