吡啶基官能团诱导的AIE自组装体系的设计及其应用研究.pdf

摘要

超分子自组装因其独特的多功能特性和普适性而受到了科学家的青睐。传统的

有机荧光分子一般具有较大的平面共轭结构和较强的π-π堆积作用，在聚集时容易

发生聚集诱导淬灭（ACQ）从而限制了其在自组装材料领域中的应用。而聚集诱导

发光（AIE）的出现有效克服了ACQ这一缺点，其在高浓度或聚集状态时具有较强

荧光。因此，AIE分子的设计也受到了广泛的关注。此外，如果将AIE和超分子自

组装材料结合将会使AIE荧光分子的优势在超分子材料领域中得到充分发挥。本文

设计合成了几种6-（十二烷基氨甲酰基）-吡啶甲酸修饰的AIE分子，并对其在金

属离子和挥发性有机物的检测做了详细的研究。主要研究内容如下：

（1）利用6-（十二烷基氨甲酰基）-吡啶甲酸修饰ACQ的邻菲罗啉衍生物APhen，

实现了从ACQ到AIE的转变。并利用其在含60%水的THF体系中的AIE性质检

测金属离子和挥发性酸。结果表明化合物APNP在溶液聚集状态可灵敏检测汞离子

和挥发性酸，并发生荧光淬灭。在薄膜状态下，挥发性酸的蒸汽可使APNP薄膜的

荧光颜色从蓝光变为黄光，在三乙胺（TEA）蒸汽下荧光恢复为蓝光，可用于防伪

材料。本研究证明化合物6-（十二烷基氨甲酰基）-吡啶甲酸的引入可以使ACQ分

子转变为AIE分子，为AIE分子结构的设计提供了一种新途径，丰富了AIE化合

物应用。

（2）基于AIE分子单元四苯乙烯设计并合成了一种有4个支链的化合物TPEP4。

TPEP4在6-（十二烷基氨甲酰基）-吡啶甲酸的修饰下，将原有的AIE性质转变为

聚集诱导发射增强（AIEE）性质，使TPEP4在邻二氯苯溶液中可以具有较高的荧

光效率。值得一提的是，分子内的五元环氢键可以很好的识别甲醇分子，可在邻二

氯苯溶液中选择性检测甲醇，并成功的应用于生物柴油中甲醇的检测。本研究证明

化合物6-（十二烷基氨甲酰基）-吡啶甲酸的加入可以使AIE分子转变为AIEE分子，

为用于构建多功能AIEE分子提供一种新途径。

（3）设计合成了一系列基于联吡啶基AIE凝胶因子BPO，BPM和BPP，它

们在不同溶剂中均可形成稳定的凝胶。其中BPM在THF溶液中可以选择性地检测

Cd2+，其荧光信号增强。由于金属配位键的可逆性，形成的配合物还可用于一些溶

剂分子的灵敏检测。这一研究进一步印证了化合物6-（十二烷基氨甲酰基）-吡啶

甲酸诱导构建AIE分子时不受异构体的限制。

关键词：超分子自组装；AIE；荧光检测；聚集

I

Abstract

Supramolecularself-assemblyhasbeenfavoredbyscientistsforitsunique

multifunctionalpropertiesanduniversality.Conventionalorganicfluorescentmolecules

generallyhavelargeplanarconjugatedstructuresandstrongπ-πstacking,whichare

pronetoaggregation-causedquenching(ACQ)duringaggregationandlimitingtheir

applicationinthefieldofself-assembledmaterials.Theappearanceof

aggregation-inducedemission(AIE)effectivelyovercomesthisdrawbackofACQ,which

hasstrongfluorescenceathighconcentrationsorintheaggregatedstate.Therefore,the

desig