安徽大學(xué)楊家祥教授等人報道了一種新型的雙態(tài)發(fā)光分子的設(shè)計及應(yīng)用研究。在本研究中，作者將構(gòu)型扭曲分子骨架和D-A電子構(gòu)型融合，設(shè)計了一類具有優(yōu)異力致熒光變色性質(zhì)與細胞成像能力的雙態(tài)發(fā)光（Dual-state emission，DSE）分子。
DSE類化合物因在單分子狀態(tài)和聚集狀態(tài)都具備優(yōu)異的熒光發(fā)射性能，激發(fā)了廣大科研工作者的研究興趣。與聚集熒光淬滅（ACQ）或者聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）材料相比，DSE材料彌補了單態(tài)發(fā)光材料的應(yīng)用缺陷，極大地拓展了熒光材料的應(yīng)用能力。目前，DSE分子的設(shè)計策略主要包括兩種：i）在傳統(tǒng)剛性平面的ACQ分子中引入扭曲的AIE基團，減弱分子間的π-π堆積，提高固體發(fā)光性能；ii）構(gòu)建供體-受體（D-A）的電子結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移過程，提高溶液和固體中的發(fā)光效率。 香豆素作為一類結(jié)構(gòu)特殊的小分子，具有平面剛性結(jié)構(gòu)和吸電子特征，是構(gòu)建雙態(tài)發(fā)射分子的理想分子骨架。在本文的研究中，作者設(shè)計了一類基于香豆素和四苯乙烯骨架的熒光分子。該類分子中的四苯乙烯基團，一方面作為電子供體，另一方面有效抑制香豆素分子之間的π-π堆積，從而提高聚集體的發(fā)光效率。此外，利用給電子能力較強的N, N-二乙基氨基修飾香豆素，增強了扭曲π分子骨架內(nèi)的電子轉(zhuǎn)移，提高了溶液中的發(fā)射效率。同時，在香豆素和四苯乙烯基團之間引入苯環(huán)連接體，進一步調(diào)節(jié)了分子的電子結(jié)構(gòu)和空間構(gòu)型，進一步提高了材料的發(fā)光性能。 實驗結(jié)果表明，在合成的三個化合物中，CT具有典型的AIE效應(yīng)（Φsolid = 0.81），而NCT和NCPT表現(xiàn)出DSE特征（Φsolid, NCT = 0.35, ΦTHF, NCT = 0.22; Φsolid, NCPT = 0.36, ΦTHF, NCPT = 0.44）。NCT和NCPT作為雙態(tài)發(fā)光分子在溶液和固體中都表現(xiàn)出了較好的應(yīng)用潛力。例如，在固態(tài)時，這兩個分子因具備突出的力致熒光變色性質(zhì)可被應(yīng)用在信息加密中。在溶液狀態(tài)時，它們在溶液中的強發(fā)光性能而被用于活細胞成像。本研究所采用的設(shè)計策略不僅實現(xiàn)了高效的雙態(tài)發(fā)射，也揭示了雙態(tài)發(fā)射分子多功能應(yīng)用潛力，為開發(fā)新型雙態(tài)發(fā)光材料提供了設(shè)計思路。 論文信息 Conjugating Coumarin with Tetraphenylethylene to Achieve Dual-State Emission for Reversible Mechanofluorochromism and Live Cell Imaging Ze Huang, Aixiang Ding, Jiaxiang Yang, Chengyuan Wang, Fang Tang Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202203628
