- 南大潘毅、王毅和鄭佑軒團(tuán)隊(duì)開發(fā)了新型籠手性碳硼烷發(fā)光材料
- 發(fā)布日期：2022-09-22
近日，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院潘毅、王毅和鄭佑軒團(tuán)隊(duì)開發(fā)了新型籠手性碳硼烷發(fā)光材料，該工作發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. (2022, DOI: 10.1002/anie.202209438)。
手性發(fā)光材料由于可以發(fā)射圓偏振光(CPL)，在信息存儲(chǔ)、3D顯示等前沿應(yīng)用領(lǐng)域有重大研究?jī)r(jià)值。但是很多傳統(tǒng)的手性發(fā)光材料因手性中心和發(fā)光中心相互分離而限制了其CPL性能。因而開發(fā)手性中心與發(fā)光中心相結(jié)合的新型手性發(fā)光材料成為提高手性發(fā)光不對(duì)稱因子(g)的重要研究思路。碳硼烷作為一類具有特殊電子特性的三維籠狀結(jié)構(gòu)分子，具備高熱穩(wěn)定性和高化學(xué)穩(wěn)定性，已廣泛應(yīng)用于發(fā)光材料的設(shè)計(jì)應(yīng)用。而碳硼烷籠手性作為一類特殊的三維空間立體手性源，還尚未應(yīng)用于手性發(fā)光材料的設(shè)計(jì)與合成。
近日，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院潘毅教授、王毅教授和鄭佑軒教授團(tuán)隊(duì)以籠手性碳硼烷并茚酮結(jié)構(gòu)作為電子受體，通過調(diào)整電子給體基團(tuán)咔唑與苯環(huán)的連接位點(diǎn)，設(shè)計(jì)合成了2個(gè)藍(lán)色籠手性碳硼烷發(fā)光材料Cb1和Cb2，拆分得到了兩對(duì)對(duì)映體(R/S)-Cb1和(R/S)-Cb2，并對(duì)它們?cè)趫A偏振發(fā)光（CPL）和聚集誘導(dǎo)電化學(xué)發(fā)光（AIECL）方面的性質(zhì)應(yīng)用進(jìn)行了研究。
(R/S)-Cb1和(R/S)-Cb2對(duì)映體在溶液態(tài)和固體薄膜態(tài)下的CD和CPL光譜均表現(xiàn)出高度對(duì)稱性。在正己烷中，其光致發(fā)光不對(duì)稱因子(gPL)分別為0.29×10-3/ -0.28×10-3和1.42×10-3/ -1.33×10-3。而在薄膜狀態(tài)下，(R/S)-Cb1和(R/S) -Cb2的gPL因子分別提高到6.24×10-3/ -6.11×10-3和7.38×10-3/ -7.46×10-3，高于多數(shù)有機(jī)手性發(fā)光小分子，這可能是由于分子在薄膜狀態(tài)下規(guī)則排列導(dǎo)致的。并且研究發(fā)現(xiàn)，(R/S)-Cb1和(R/S)-Cb2由于咔唑基團(tuán)與苯環(huán)的連接位點(diǎn)的不同，二者顯示了很多不同的性質(zhì)。
隨著溶劑極性的逐漸增大，(R/S)-Cb1溶液的熒光量子產(chǎn)率(PLQY)不斷衰減，發(fā)射峰逐漸紅移，CPL發(fā)光強(qiáng)度增加，gPL因子逐漸增大。這一現(xiàn)象是由于分子內(nèi)扭曲電荷轉(zhuǎn)移(TICT)效應(yīng)造成，使得(R/S)-Cb1可以應(yīng)用于溶劑極性識(shí)別領(lǐng)域。
而Cb2表現(xiàn)出了明顯的聚集誘導(dǎo)電化學(xué)發(fā)光(AIECL)性能，且表現(xiàn)出優(yōu)良的ECL穩(wěn)定性。同時(shí)Cb2可應(yīng)用于神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺濃度檢測(cè)，在生物檢測(cè)領(lǐng)域表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用價(jià)值。
該工作將碳硼烷籠手性電子受體這一全新的手性源應(yīng)用于手性發(fā)光分子的設(shè)計(jì)，合成的Cb1和Cb2表現(xiàn)出較高的g因子，證明了碳硼烷籠手性在手性分子設(shè)計(jì)合成中的潛力。而通過調(diào)整供電子基團(tuán)與苯環(huán)的連接位點(diǎn)，使結(jié)構(gòu)類似的Cb1和Cb2顯示出了在不同領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。
