强双光子吸收八极结构配合物的合成、构效关系和应用探索

（限3000字符）：Octupolar compounds usually exhibit strong two-photon absorption properties. It is an important direction in the research of two-photon absorption materials . At present, more efforts have been concentrated on the research of octupolar organic compounds instead of octupolar coordination compounds. The project intends to use the schiff base containg aza-crown ether as ligands and metal ions as templates to build the octupolar complexes. The properties of the complexes will be adjusted through tuning the metal ions and the structures of the ligands so as to obtain the materials with practical application values in two-photon fluorescence microscopy bioimaging, optical limiting and other fields. The rule of assembly will be explored to achieve the goal of synthesis under control. Theoretical calculations and experiments will be combined to explore the relationship between the structures and properties of the complexes, based on which, the design of the ligands and complexes will be further optimized, so as to effectively control the properties of the target compounds.

（限400字）：八极结构化合物常具有强双光子吸收特性，是双光子吸收材料研究领域的一个重要方向。一直以来，该方面的研究多集中于八极结构有机化合物，文献上关于八极结构配合物研究的报道较少，目前，八极结构配合物的组装规律及构效关系仍不明确，相关研究还处于起步阶段。本项目拟以含氮杂冠醚的希夫碱作为有机配体，通过金属离子的模板作用，合成八极结构配合物，通过调整配体的结构和金属离子模板，改善配合物的综合性能，筛选出在细胞双光子荧光显影及光限幅等领域具有实际应用价值的材料。课题将综合考虑影响八极结构配合物组装的各种因素，深入探究八极结构配合物的组装规律，解决目标产物合成可控的问题。通过理论计算和实验探索相结合，研究配合物的微观结构与双光子吸收性质之间的关系，以此为基础，进一步优化配体及配合物的设计，以实现对目标化合物性质的有效调控。

项目设计合成了一系列含不同供电子基团的席夫碱和联吡啶衍生物作为光功能有机配体，主要通过调整分子的供电子基团和共轭链来调节目标化合物的结构，进而得到不同性质及配位能力的光功能有机化合物，项目所选择的供电子基团为氮杂冠醚、咔唑、苯胺及烷基胺等。通过光功能有机配体与金属离子配位，构筑了多个综合性能更为优异的光功能配合物。采用红外光谱、核磁共振谱、质谱、元素分析、X-Ray单晶衍射等手段对化合物的结构进行了表征。 通过实验测试，对配体及配合物的性质进行了系统的研究，研究结果表明，多个配体和配合物具有优良的单、双光子荧光性能，如材料具有大的荧光量子产率和双光子吸收截面，很多种材料的荧光量子产率超过0.3，双光子诱导荧光法测算出的双光子吸收截面大于400 GM，吸收截面大于常见广范使用的如荧光素等双光子荧光材料或文献报道的材料。在各种性质测试结果的基础上，筛选出了稳定性好、荧光强、荧光量子产率高、细胞毒性低、溶解性好、细胞穿透性强、生物兼容性好的有机配体及配合物进行双光子荧光细胞显影研究，结果表明，多种材料具有细胞毒性低、在细胞内具有好的溶解性、细胞穿透性强，能选择性地着色于细胞质，因而，获得了多种具有应用价值的细胞显影功能双光子荧光材料。对研究结果进行了综合分析，总结优良光功能有机及配合物材料的设计、合成和晶体生长规律，研究它们的微观结构和性能之间的关系，研究有机和无机基元及其协同效应对材料综合性能的影响，为新型光功能材料的设计、合成提供了实验和理论依据。