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葫芦[n]脲主体对二乙烯基蒽类衍生物力致变色性质的影响
李卓, 孙冬冬, 韩勰, 刘思敏
高等学校化学学报    2023, 44 (10): 20230171-.   DOI:10.7503/cjcu20230171
摘要   (512 HTML8 PDF(pc) (2259KB)(161)  

设计合成了3种9,10-二乙烯基蒽衍生物G1~G3; 通过紫外-可见光谱、 荧光光谱、 核磁共振波谱和质谱等表征手段, 研究了其作为客体分子与葫芦[n]脲(CB[n]s, n=8, 10)主体的主客体识别过程及主客体作用对其力致变色(MCL)性能的影响. 研究结果表明, CB[8]和CB[10]可分别与客体分子形成摩尔比为2∶2和1∶2的主客体包合物, 被包合的客体分子间π-π相互作用得以增强. 与自由客体分子相比, 主客体包合物的荧光发射产生了显著红移(>100 nm), 研磨处理使得包合物的荧光发射进一步红移. 此外, 不同的葫芦[n]脲对客体分子的MCL性能的影响也有所区别. 本文揭示了主客体作用对MCL材料变色性能的影响, 为进一步设计基于主客体作用的新型MCL材料提供了新思路.



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Fig.3 PL spectra of G1(200 μmol/L in H2O) with different amounts of CB[8](0—200 μmol/L)(A) and CB[10](0—100 μmol/L)(B)(λex=420 nm)
正文中引用本图/表的段落
将90 mg(0.23 mmol)BP3VA和20 mL乙腈加入50 mL双口烧瓶中, 将1 mL碘甲烷注射到烧瓶中, 在N2气保护下升温至80 ℃回流反应24 h. 反应结束后, 将反应液离心, 固体用无水乙醇少量多次超声洗涤, 再溶于水/甲醇等体积混合溶液中, 加入过量六氟磷酸钾饱和水溶液析出黄色固体, 超声, 离心, 固体用蒸馏水少量多次超声洗涤, 真空干燥. 将干燥后的固体溶于乙腈, 加入过量四丁基氯化铵饱和乙腈溶液, 析出黄绿色固体, 超声, 离心, 固体用乙腈少量多次洗涤后真空干燥, 得到G1黄绿色固体85 mg(0.18 mmol), 产率74.8%. 1H NMR(DMSO-d6, 600 MHz), δ: 9.54(s, 2H), 9.02(d, J=8.1 Hz, 2H), 8.96(d, J=6.0 Hz, 2H), 8.62(d, J=16.7 Hz, 2H), 8.50~8.39(m, 4H), 8.29~8.19(m, 2H), 7.73~7.57(m, 4H), 7.17(d, J=16.7 Hz, 2H), 4.43(s, 6H); 13C NMR(D2O, 151 MHz), δ: 142.97, 142.49, 140.70, 137.19, 132.00, 131.04, 129.78, 128.41, 127.45, 126.23, 125.57, 48.08; ESI-MS([C30H26N2]2+理论值), m/z: 207.1036(207.275)[M-2Cl-]2+. 核磁共振氢谱、 碳谱和高分辨率质谱图分别见本文支持信息图S3~S5.
图3为客体G1与CB[8]和CB[10]的水相荧光光谱图. 随着CB[8]浓度的增加, 溶液的荧光发射强度逐渐减弱, 最大发射波长从556 nm处红移到606 nm处; 随着CB[10]浓度的增加, 溶液的荧光发射强度逐渐增强, 最大发射波长也从556 nm处红移到606 nm处. 发射波长的红移是因为客体分子被封装在葫芦[n]脲空腔中形成主客体对, 增强了客体分子间π-π相互作用, 同时客体分子的运动也受到了限制, 激发态能量的非辐射跃迁受到抑制[42]. 对于CB[8]的G1包合物, 客体分子间π-π相互作用占主导, 荧光发射减弱; 在CB[10]中, G1的分子运动被抑制占主导, 荧光发射增强. 对客体G2和G3进行相同检测, G2的结果与G1相似(见本文支持信息图S24); G3分子具有更加对称的结构和扭曲程度更小的构象, 分子间π-π相互作用更强, 一直占主导作用, 在CB[8]和CB[10]中荧光发射都减弱(见本文支持信息图S25).
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