作者:杨英威等 来源:《化学》 发布时间:2023/6/22 16:26:05
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具有固态荧光变色和选择性气体吸附性质的新型荧光大环

 

2023年6月20日,吉林大学化学学院杨英威教授研究团队在Chem期刊上发表了一篇题为“Emissive fluoren-triangles for solid-state fluorochromism and selective gas sorption”的研究论文。

该研究报道了一种基于荧光基团芴的新型荧光大环芳烃(Fluoren-triangle)。通过将芴单元与传统雷锁酚骨架进行巧妙结合,高效合成了一种具有三角形构型的新型超分子大环。荧光实验证明了其具有显著的聚集诱导发光增强性质以及激发波长依赖性。此外,其无定形的粉末表现出良好的CO2和CH4选择性吸附特性。这一研究将为功能性光响应材料的开发提供新的视角,同时为分子吸附剂的设计提供新的灵感。

论文通讯作者是杨英威教授,第一作者是吴庚辛。

超分子化学的诞生和发展始终伴随并依赖于新型超分子大环的创新和发展,而大环化学的快速发展是推动超分子化学与材料领域蓬勃发展并使其走向应用的关键环节。因此,具有独特几何形状以及优良性质的新型大环分子的设计与合成始终是有机超分子化学与材料领域极具挑战的研究热点之一。

近几年来,杨英威教授研究团队在新型超分子大环芳烃的设计合成及其超分子材料构筑与性能开发方面取得了系列研究进展(Chem. Commun. 2016, 52, 5804; Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 9853; J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 12280; J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 20395)。基于此,在本工作中,作者通过将荧光基团芴与雷锁酚刚性骨架相结合,开发了一类具有大尺寸空腔和荧光特性的新型大环芳烃Fluoren-triangle(FT)(图1)。单晶结构表明,该大环呈现一种三角形构象,且单体连接呈现出类杯[4]芳烃的1,3-交替构象及锥式构象(图2)。

图1:分子设计及特征示意图:可调荧光发射和选择性气体吸附。

图2:大环分子的晶体结构。

随后,作者研究了该大环分子的固液态的荧光性质,发现该大环具有显著的聚集诱导发光增强现象。此外,在不同的激发波长下(280 nm, 450 nm, 550 nm),该大环表现出了明显的激发波长依赖性,分别呈现出蓝色、绿色以及橙红色荧光发射(图3)。

图3:固态下的激发波长依赖性。

此外,作者构建了两种非多孔的无定形吸附材料,并探究了其在CO2和CH4选择性吸附方面的能力(图4)。结果表明,两种材料分别表现出了较为良好的吸附选择性,从而为无定形吸附分离材料的构筑提供了新的灵感。

图4:气体选择性吸附实验。

该工作得到了国家自然科学基金(52173200、22201096)、吉林省自然科学基金(20230101052JC)、中国博士后科学基金(BX2021112)以及中央高校基本科研业务费专项资金的支持。(来源:科学网)

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.05.036

 
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