基于二芳基乙烯-羅丹明熒光分子開(kāi)關(guān)的合成及性質(zhì)研究.pdf

1、二芳基乙烯衍生物受到紫外照射后，經(jīng)歷一種從開(kāi)環(huán)異構(gòu)體到閉環(huán)異構(gòu)體的分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。在光引發(fā)下的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變通常伴隨著二芳烯化合物的顏色，紫外吸收，熒光強(qiáng)度等的變化;在可見(jiàn)光照射后，分子又經(jīng)過(guò)從閉環(huán)態(tài)向開(kāi)環(huán)態(tài)的相反的過(guò)程，二芳烯又能恢復(fù)到初始狀態(tài)。因?yàn)楦哽`敏性和優(yōu)良的抗疲勞性，在光引發(fā)下的可逆的熒光調(diào)控在光開(kāi)關(guān)設(shè)備、光信息存儲(chǔ)和防偽材料等方面成為二芳烯研究的熱點(diǎn)。目前，以二芳基乙烯化合物光致異構(gòu)化來(lái)調(diào)控?zé)晒馊玖系臒晒鈴?qiáng)度而形成的可控?zé)晒忾_(kāi)關(guān)是對(duì)

2、二芳烯化合物一種新穎的研究熱點(diǎn)。
　　本論文首次設(shè)計(jì)合成了4種新型的二芳烯-羅丹明的分子熒光開(kāi)關(guān)，并通過(guò)核磁、紅外、元素分析等手段進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定。設(shè)計(jì)組合5種新型的二芳烯-羅丹明B摻雜的熒光開(kāi)關(guān)介質(zhì)。另外還研究了5種含有不同芳雜環(huán)的二芳基乙烯化合物的熒光開(kāi)關(guān)性質(zhì)。主要結(jié)果簡(jiǎn)述如下:
　　1.對(duì)二芳基乙烯化合物DR-1～4和DT-5～14在不同介質(zhì)中光致變色性質(zhì)進(jìn)行了研究。其中DR-1～4在甲醇溶液里受紫外照射后，在500-6

3、00 nm波段有較強(qiáng)紫外吸收并顯示出四種不同顏色;DT-5～9化合物在溶液和膜片中光致變色后在500-650 nm波段有較強(qiáng)的紫外吸收;DT-10～14化合物在可見(jiàn)光區(qū)也有不同波長(zhǎng)的吸收峰。
　　2.設(shè)計(jì)并合成了含有羅丹明結(jié)構(gòu)的二芳烯化合物DR-1～4，并且在甲醇溶液中能通過(guò)熒光增強(qiáng)和顏色變化在各種金屬陽(yáng)離子中識(shí)別Cr3+，Al3+和Fe3+離子。DR-1～4在甲醇溶液中滴加Cr3+后其溶液從無(wú)色變?yōu)榧t色，并且伴隨著明顯的熒光增強(qiáng)

4、。經(jīng)過(guò)297 nm波長(zhǎng)的紫外光照后，分子中的二芳烯轉(zhuǎn)化成閉環(huán)態(tài)，在溶液中羅丹明的強(qiáng)熒光通過(guò)FRET形式逐漸轉(zhuǎn)移到閉環(huán)態(tài)的二芳烯，出現(xiàn)熒光猝滅的現(xiàn)象。相應(yīng)地，在可見(jiàn)光照射后，其溶液的熒光強(qiáng)度和顏色都能恢復(fù)到初始態(tài)。這種FRET形式依賴(lài)于二芳烯閉環(huán)態(tài)的可見(jiàn)光區(qū)的紫外吸收波段與羅丹明熒光發(fā)射譜重疊。因?yàn)镈R-1～4結(jié)構(gòu)中含有不同的二芳烯導(dǎo)致出現(xiàn)不同程度的熒光猝滅。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在閉環(huán)態(tài)的可見(jiàn)光區(qū)有高摩爾消光系數(shù)的二芳烯且紫外吸收波段與羅丹明熒光發(fā)射

5、譜重疊度越高是有利于發(fā)生FRET過(guò)程。另外，這樣的分子熒光開(kāi)關(guān)循環(huán)10次后發(fā)現(xiàn)其都具有良好疲勞性。
　　3.設(shè)計(jì)并合成了五種新的二芳烯化合物DT-5～9。紫外光照射后，在可見(jiàn)光區(qū)域的紫外吸收波段與羅丹明B的熒光發(fā)射波譜均具有很好的重疊。對(duì)二芳烯與羅丹明B在溶液和膜片中經(jīng)過(guò)一定的比例摻雜形成的介質(zhì)的熒光強(qiáng)度進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，二芳烯在受紫外和可見(jiàn)光照射的光致異構(gòu)化過(guò)程可控制熒光染料羅丹明B的熒光強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)在紫外可見(jiàn)光交替照射后的最強(qiáng)熒光強(qiáng)

6、度發(fā)現(xiàn)DR-5～9在二芳烯與羅丹明B的最優(yōu)摻雜摩爾比例是2.5∶1，其具備最佳的熒光開(kāi)關(guān)效果，但是其在PMMA膜片中的熒光開(kāi)光現(xiàn)象明顯優(yōu)于在二氯甲烷中;另外，在2.5∶1的摻雜體系下，DR-5～9的濃度為DT-5～9=1.0×10-5mol/L時(shí)的熒光開(kāi)關(guān)效果最好。這樣摻雜在二氯甲烷溶液和PMMA膜片中的的介質(zhì)的熒光開(kāi)關(guān)循環(huán)20次后依然有良好的抗疲勞性。
　　4.設(shè)計(jì)合成含有2-甲基-5羥基噻吩基團(tuán)的不同二芳烯化合物DT-10～1

7、4。芳雜環(huán)種類(lèi)（苯并呋喃、苯并噻吩、異惡唑、吡咯和噻吩）的不同對(duì)DT-10～14的性質(zhì)，比如紫外吸收、摩爾消光系數(shù)和熒光光譜都有明顯地影響。首先，在正己烷和PMMA膜片中受到紫外光照射后，DT-14在閉環(huán)態(tài)的可見(jiàn)光吸收波長(zhǎng)和摩爾消光系數(shù)比DT-10～13均要大，但是其沒(méi)有展現(xiàn)出明顯的熒光猝滅現(xiàn)象。DT-10～13在溶液和膜片中受到紫外/可見(jiàn)光交替照射后，其熒光強(qiáng)度均表現(xiàn)出相對(duì)明顯地?zé)晒忾_(kāi)光現(xiàn)象，并且在20次熒光開(kāi)關(guān)循環(huán)后仍然表現(xiàn)良好的熒