稠环修饰的吩噻嗪类有机余辉体系的构筑策略与性能调控

doi:10.7503/cjcu20250388

高等学校化学学报 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (4): 20250388.doi: 10.7503/cjcu20250388

稠环修饰的吩噻嗪类有机余辉体系的构筑策略与性能调控

刘佩佩¹, 闫琬婷¹, 袁文涛¹, 李倩倩¹(), 李振¹^,²()

^1.武汉大学化学与分子科学学院, 有机高分子光电功能材料湖北省重点实验室, 武汉 430072
^2.湖北大学化学化工学院, 武汉 430062

收稿日期:2025-12-22 出版日期:2026-04-10 发布日期:2026-01-21
通讯作者: 李倩倩,李振 E-mail:liqianqian@whu.edu.cn;lizhen@whu.edu.cn
作者简介:第一联系人：共同第一作者.
基金资助:
国家自然科学基金(22235006)

Strategies for Constructing and Organic Afterglow Tuning of Phenothiazine Fused Ring Systems

LIU Peipei¹, YAN Wanting¹, YUAN Wentao¹, LI Qianqian¹(), LI Zhen¹^,²()

^1.Hubei Key Lab on Organic and Polymeric Opto?Electronic Materials，College of Chemistry and Molecular Sciences，Wuhan University，Wuhan 430072，China
^2.College of Chemistry and Chemical Engineering，Hubei University，Wuhan 430062，China

Received:2025-12-22 Online:2026-04-10 Published:2026-01-21
Contact: LI Qianqian, LI Zhen E-mail:liqianqian@whu.edu.cn;lizhen@whu.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(22235006)

1. ESM to 20250388.pdf(2258KB)

摘要/Abstract

摘要：

以吩噻嗪为核心构筑单元, 合成了3种五环稠合衍生物（E‑2NAP, Z‑2NAP与Ph‑ANT）以及2种六环稠合衍生物（E‑NAP‑ANT与Z‑NAP‑ANT）. 结果表明, 在五环体系中, 具有不对称结构的E‑2NAP在77 K的溶液中表现出比对称结构的Z‑2NAP更强的余辉发射; 而Ph‑ANT在粉末态下则表现出显著的温度依赖性, 其在293 K时余辉寿命达到最大值(119.68 ms), 该行为主要由热活化延迟荧光机制(TADF)主导. 当温度超过293 K时, TADF过程与三重态激子的非辐射耗散之间竞争加剧, 导致余辉寿命缩短. 本研究通过调控稠环数量与连接位点, 实现了对分子构象、堆积模式及余辉性能的有效调控, 为吩噻嗪类余辉材料的设计提供了重要的分子设计思路.

关键词: 吩噻嗪稠环体系, 分子构象, 余辉性能

Abstract:

Based on the phenothiazine core， we have synthesized three pentacyclic derivatives（E‑2NAP， Z‑2NAP， and Ph‑ANT）， together with two hexacyclic derivatives（E‑NAP‑ANT and Z‑NAP‑ANT）. In the pentacyclic series， the asymmetric derivative E‑2NAP shows stronger afterglow emission in frozen solution（77 K） than that of the symmetric Z‑2NAP. In the solid state， Ph‑ANT exhibits distinct thermally responsive behavior， with an afterglow lifetime reaching a maximum of 119.68 ms at 293 K， which is primarily attributed to a thermally activated delayed fluorescence（TADF） mechanism. Above 293 K， competition emerges between the TADF pathway and non‑radiative decay channels of triplet excitons， resulting in a reduction in afterglow lifetime. In summary， through rational modulation of the fused‑ring number and substitution positions， this work demonstrates effective adjustment of molecular conformation， solid‑state packing， and room‑temperature afterglow properties， providing important insights for the molecular design of phenothiazine‑based room‑temperature afterglow materials.

Key words: Phenothiazine fused ring, Molecular conformation, Afterglow property

中图分类号:

O625

TrendMD:

刘佩佩, 闫琬婷, 袁文涛, 李倩倩, 李振. 稠环修饰的吩噻嗪类有机余辉体系的构筑策略与性能调控. 高等学校化学学报, 2026, 47(4): 20250388.

LIU Peipei, YAN Wanting, YUAN Wentao, LI Qianqian, LI Zhen. Strategies for Constructing and Organic Afterglow Tuning of Phenothiazine Fused Ring Systems. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(4): 20250388.

图/表 5

Fig.1 UV⁃Vis absorption spectra)(A), photoluminescence(PL) spectra at room temperature(B), and delayed luminescence spectra at 77 K of the phenothiazine fused ring derivatives in THF solution(10 µmol/L)(C), PL spectra(D), delayed luminescence spectra(E) and afterglow decays and corresponding afterglow lifetimes (F) of the phenothiazine fused ring derivatives as prepared powder at room temperature

Table 1 Photophysical properties of the target compounds under different states a

Compound	λ_Abs^b /nm	λ_PL^b /nm	λ_PL^c /nm	λ_afterglow^c /nm	τ_afterglow^c /ms	Φ_PL^c （%）
E⁃2NAP	285	580	550	560	38.69（550 nm）	3.06
Z⁃2NAP	275	518	505	510	20.33（510 nm）	3.18
Ph⁃ANT	285	610	615	615	7.06（557 nm）， 119.68（615 nm）	9.50
E⁃NAP⁃ANT	295	635	590	590	1.58（590 nm）	2.99
Z⁃NAP⁃ANT	300	640	585	585	9.28（555 nm）， 67.30（585 nm）	4.45

Fig.2 Temperature⁃dependent afterglow lifetimes of Ph⁃ANT, E⁃NAP⁃ANT and Z⁃NAP⁃ANT as prepared powder

Fig.3 Schematic illustration depicting the spatial orientations(back, face, and edge), and dihedral angle(α) of the phenothiazine core(A), molecular conformation, dimer formation, molecular packing diagrams, and dihedral angles in the single crystals of E⁃2NAP, Z⁃2NAP, Z⁃NAP⁃ANT(B), and Ph⁃ANT and E⁃NAP⁃ANT(C)Staggered arrangement（Packing A） formed by edge-to-face（Dimer Ⅰ） and back-to-face（Dimer Ⅱ） dimers， and short-range π-π stacking pattern（Packing B） formed by face-to-face（Dimer Ⅲ） dimers.

Fig.4 Intermolecular interactions within the Ph⁃ANT dimer in the crystal(A), overlap area of the Ph⁃ANT dimer(B), transfer integral of the Ph⁃ANT dimer(C), and molecular energy level diagram of Ph⁃ANT and the corresponding spin⁃orbit coupling constants(theoretical calculations based on the molecular conformation in the single crystal)(D)

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