新型多色可调的氮杂N,O-配位硼络合物的力致荧光变色性质研究

As a new kind of stimulus responsive materials, mechanochromic materials have been attracted much attention because of their potential uses in the fields of sensors, memory storage, security inks, and healthcare applications. Most of the fluorescence color changing process of mechanochromic materials are double color conversions with only a few nanometers at wavelength differential, which seriously interferes the further development and application of mechanochromic materials. This project aims to synthesize novel mechanochromic materials (aza-N,O-chelated boron complexes) via reasonable design and on the basis of the research status at home and abroad. A new kind of multi-color-tunable boron difluoride dyes with mechanochromic luminescence will be obtained via introducing atom-fused (N atom) in the bridging units of N,O-ligands and the optimization of the molecular structure and the further modification of the peripheral units with the complexation of boron trifluoride, which can broaden the scope of mechanochromic materials. On this basis, the relationship between molecular structures and photophysical properties will be revealed and it will lay a certain foundation on their applications in sensor, data storage, and so on.

力致荧光变色材料是近年来新兴的一类新型刺激响应性材料，在力传感、数据存储、防伪墨水、医疗保健等方面有着广泛的应用前景，因而引起科研工作者的广泛关注。目前大部分力致荧光变色材料的变色过程是双色转换而且颜色变化对应的位移差仅有几十纳米，严重妨碍着力致荧光变色材料的进一步发展和应用。在国内外研究现状的基础上，本项目拟通过合理的设计并合成一系列新型力致荧光变色材料--氮杂N,O-配位硼络合物。在氮氧配体的桥接单元引入杂原子(N原子)并通过对分子母体结构的优化以及外围单元的进一步修饰得到荧光可调的新型刚性π-共轭体系，再经过三氟化硼乙醚络合得到发射波长多色可调的新型力致荧光变色染料，力图拓宽力致荧光变色分子的范围。在此基础上揭示分子结构与光物理性质之间的关系，为其在数据存储、力传感等领域的应用奠定一定的基础。

力致荧光变色材料是近年来新兴的一类新型刺激响应性材料，当受到适当的外部机械力刺激(如研磨、挤压、摩擦等）或其他外部刺激时，由于分子堆积方式或者分子间相互作用力的改变，导致其发光性能的变化，当使用有机溶剂蒸汽熏蒸或者加热时又可恢复到原始状态，这类材料在力传感、数据存储、防伪墨水等方面有着广泛的应用前景，因而引起科研工作者的广泛关注。本项目通过合理设计并合成了一系列氮杂N,O-配位硼氟络合物，这些化合物表现出可逆的力致荧光变色特性。在研究过程中我们发现N,N-二甲基的引入可以明显提高基于四苯乙烯、吩噻嗪等氮杂N,O-配位硼氟络合物研磨前后化合物的荧光颜色变化；氮杂N,O-配位硼氟络合物的前体四苯乙烯、芘等功能化的酰腙化合物也可以表现出可逆的力致荧光变色性能，同时含有吡啶单元的酰腙化合物还表现出可逆的酸致变色特性，其中化合物(E)-N'-(芘-1-基-亚甲基)异烟肼（PMIH）研磨后样品的发射波长与原始样品的发射波长相比红移了101 nm；设计合成的基于水杨醛、四苯乙烯结构单元的西弗碱类化合物表现出多刺激响应性：聚集诱导发光（AIE）、可逆的力致荧光变色性能、选择性识别铝离子、锌离子/碳酸根离子；卤素单元的引入可以影响化合物研磨前后波长的变化：卤素的相对原子质量越大波长移动越明显；合成的酰腙类中间体还表现出优异的光波导特性。我们设计构筑的氮杂N,O-配位硼氟络合物成为一类新型的力致荧光变色材料，为合成新型的力致荧光变色分子提供一个新途径，同时也为力致荧光分子在信息防伪、数据存储等领域的应用奠定坚实的基础。