北理工在有機手性發光材料領域取得重要進展
發布日期：2020-04-29 供稿：化學與化工學院
編輯：李亞鑫 審核：王振華 閱讀次數：近日，北京理工大學化學與化工學院陳磅寬教授課題組在有機手性發光材料研究方面取得重要進展，與王蘇寧教授合作在化學國際頂級期刊《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, DOI: 10.1002/anie.202001145）上發表題為“Planar Chiral Organoboranes with Thermoresponsive Emission and Circularly Polarized Luminescence: Integration of Pillar[5]arenes with Boron Chemistry”的論文。該工作的第一作者為化學與化工學院2018級博士生陳進發。
圓偏振發光（CPL）是指一個手性發光體系可以發出具有圓偏振光的性質。它不僅能直觀地反映手性發光體系的激發態結構信息，而且在CPL光學顯示、信息存儲、生物探針、CPL激光等領域具有廣泛的應用前景。圓偏振發光離不開手性結構材料的設計合成,但長期以來，CPL材料集中在手性稀土配合物和有機小分子（聯二萘、螺烯）方面的研究，CPL手性大環化合物的研究很少報道。
圖1 分子設計策略示意圖
柱芳烴是新一代超分子大環主體的典型代表，被廣泛應用于超分子組裝和主客體化學，同一作者近期報道了一種高彈性的自修復仿生高分子凝膠材料（ACS Appl. Polym. Mater. 2019, 1, 2224）。通常，柱芳烴的一對立體異構體由于芳環的快速翻轉而失去旋光性，因此如何有效地阻止其外消旋化成為領域關注的焦點。2019年，該課題組發現在聚集態可以有效抑制苯環旋轉來提高發光效率（J. Mater. Chem. C 2019, 7, 11747），但仍然難以獲得光學純對映體。該課題組在有機硼長期研究的基礎上，利用三芳基硼和三苯胺特有的發光性能和空間結構，首次將有機硼化學與柱芳烴相結合，制備了一種軸向共軛的柱芳烴衍生物（P5BN）。三苯胺（Donor）和三芳基硼（Acceptor）顯著的空間效應有效抑制了芳環的翻轉，使其對映異構體獲得高效的手性拆分，我們率先報道了基于柱芳烴的圓偏振發光材料。而且，分子內的電荷轉移賦予了該材料獨特的溫度響應性能，是一種潛在的低溫熒光探針。該工作不僅在手性小分子識別方向具有可觀的應用前景，同時極大地推動了手性CPL大環材料的發展。
圖2 (a) P5BN在固態CPL譜圖；(b) P5BN熱響應熒光變色現象。
論文詳情： Jin-Fa Chen, Xiaodong Yin, Bowen Wang, Kai Zhang, Guoyun Meng, Songhe Zhang, Yafei Shi, Nan Wang, Suning Wang & Pangkuan Chen*. Planar Chiral Organoboranes with Thermoresponsive Emission and Circularly Polarized Luminescence: Integration of Pillar[5]arenes with Boron Chemistry. Angewandte Chemie International Edtion, doi: 10.1002/anie.202001145.
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202001145
附作者簡介：
陳磅寬，北京理工大學化學與化工學院教授，博士生導師。長期致力于新型發光材料和智能傳感材料的研究工作，尤其在有機硼共軛分子的可控合成與光電性能調控等領域積累了大量經驗。同時，在新興“動態化學”領域研究特色鮮明，初步探索了超（高）分子凝膠及其相關材料的仿生性能(諸如機械力響應、信號記憶、損傷修復等)。承擔了國家自然科學基金面上項目，發表包括J. Am. Chem. Soc、Angew. Chem.、Chem. Sci.等SCI論文30多篇，多項工作受到包括C&E News、JACS Spotlights、JACS Selects、Angewandte Highlights等門戶網站20余次專題報道。
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