鸟嘌呤核苷G-四链体调控π共轭分子的自组装及光物理性能研究

To obtain new type organic photoelectric materials which have multiple self-assembly properties, efficient photo-induced charge and energy transfer abilities, this project will focus our efforts on the design and synthesis new type organic photoelectric materials by taking advantage of guanosine derivatives' versatile self-assembly properties. Our strategy is taking the following three important factors, for example: a) Guanine nucleoside as control assembly unit, other excellent photoelectric molecules as photoelectric functional unit, using G-quadruplex adjust self-assembly properties of π conjugate functional molecules. b) By adjusting the bridging groups and different excellent photoelectric molecules, can effectively adjust the molecular structure and optical performance. c) Through hydrogen bonding， π-π interactions, metal ions coordination and so on, a variety of weak interactions control the assembly and photoelectric properties. By using electron donor-accepter system’s good electron transport abilities and guanosine derivatives rich self-assembly properties, design and synthesis good photoelectric performance and self-assemble properties nano-materials. According to optimize the self-assembly conditions, by using G-quadruplex skeleton composed of guanosine derivatives, realize regulation and controllable preparation of nano-materials. Get good photoinduced charge transfer and energy transfer performance, and provide new way for the preparation of new organic photoelectric materials

围绕开发具有多样化自组装性质、高效的光诱导电荷转移或者能量传递性能的新型有机光电材料，本项目拟从a）鸟嘌呤核苷作为调控组装单元，其他优秀光电分子作为光电功能单元，利用G-四链体调控π共轭功能分子的自组装性能； b）通过调节桥连基团和不同的优秀光电分子，可以有效的调节组合分子的结构和光电性能；c）通过氢键、π-π堆积作用、金属离子配位作用等多种弱相互作用力协同调控π共轭分子的自组装和光电性能这三个基本要素切入，在有机光电分子的设计方面充分利用具有电子给体-受体体系优良的电荷传输能力，同时利用鸟嘌呤核苷易于调控的多样化的自组装能力，设计出具有良好的光电性能和多样化自组装作用力协同调控的π共轭分子。通过对自组装条件的优化，利用鸟嘌呤核苷自组装生成的G-四链体骨架，实现纳米超分子组装体的结构调控和可控制备，获得具有良好光诱导电荷转移和能量传递性能的有机纳米材料，为新型有机光电材料的制备提供新思路

（1）合成了六个C8位苝二酰亚胺取代的鸟嘌呤核苷衍生物，主要利用核磁、紫外、荧光等手段对其自组装功能进行了详细的研究。发现在金属模板离子作用下，部分该系列化合物形成了八聚体。另外还发现，所合成的部分化合物在荧光探针方面具有较好的潜在应用。同时也发现，由于接入的苝二酰亚胺部分体积大，对鸟嘌呤的自组装功能有所影响，较难形成聚集数较大的聚集体。（2）在上述实验基础上，针对苝二酰亚胺取代基体积较大的问题，我们拟设计一类基于苯并噻吩片段的供体分子，在设计合成苯并噻吩片段工作中，我们意外发现了几类新型反应，快速高效的合成基于苯并噻吩及其类似物。（3）通过本项目的实施，合成了C8位苝二酰亚胺取代鸟嘌呤核苷衍生物6个，并且初步研究了其自组装性质。在合成基于苯并噻吩片段供体分子的过程中，意外发现了硫代橙酮的特殊反应活性，合成了多个苯并噻吩衍生物。