游效曾課題組在熒光染料領域取得進展
時間：2021-04-11 15:40:03學院：化學化工學院學校：南京大學
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??? 氮雜二吡咯亞甲基氟硼化合物（aza-BODIPY）具有摩爾吸光系數(shù)高、熒光量子產(chǎn)率高、吸收波長在可見光或近紅外區(qū)域、熒光壽命長和光穩(wěn)定性好等特點，是一類應用非常廣泛的熒光染料。目前，雖然制備aza-BODIPY前體的方法很多，但是這些方法都無法得到不對稱的苯并aza-BODIPY化合物。因此目前還沒有關于不對稱苯并aza-BODIPY化合物的報道，這對BODIPY系列化合物是一個很大的缺失。同時，不稱結構的苯并aza-BODIPY可能具有非常新穎的性質（例如大的Stoke's位移以減少熒光自吸收效應、大的偶極距以及伴隨而來的非線性光學效應等）。因此，有必要找出合成不對稱的苯并aza-BODIPY化合物方法。
??? 南京大學化學化工學院游效曾課題組成員通過一個全新的C-H活化的過程，利用叔丁醇鉀的DMF溶液成功地將鄰苯二腈3號位的質子脫去，從而引發(fā)了一系列的親核反應，得到了首例不對稱的氮雜二異吲哚亞甲基化合物與不對稱的D-π-A型苯并aza-BODIPY化合物（圖1）。這種新的合成方法非常的方便快捷，并且可以進行大規(guī)模的反應（單次反應可得到100克以上產(chǎn)物）。同時，該反應也具有一定的普適性，可用于合成一系列含有取代基的二異吲哚亞甲基化合物。另外，這類化合物展現(xiàn)出獨特的變色性質，即在三氟乙酸的存在下呈現(xiàn)出褪色行為，并在一些含有N或者O的物質存在下恢復顏色。理論計算和實驗數(shù)據(jù)表明，這個變色過程是由于分子中的B-N鍵斷裂與重組引起的，而分子的不對稱D-π-A結構是導致化合物中兩個B-N鍵不等價并能實現(xiàn)可逆轉換的關鍵因素。
??? 鄰苯二腈化合物已經(jīng)被廣泛用于合成酞菁以及對稱苯并aza-BODIPY化合物，該工作表明它們還可用于合成不對稱的苯并aza-BODIPY化合物，進一步拓寬了鄰苯二腈化合物的應用范圍。同時，不對稱D-π-A型苯并aza-BODIPY具有奇特的變色性質，將激發(fā)人們對這一類新化合物的研究興趣。
??? 該成果于2015年6月26日在線發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.上 (DOI: 10.1002/anie.201501984)。論文第一作者為2012級博士研究生鄭瑋同學，通訊作者是我院李承輝、沈珍及游效曾老師。該工作得到國家973基礎研究項目，教育部博士點基金和江蘇省科技支撐計劃項目等的支持。
 圖1 不對稱aza-BODIPY的合成及性質示意圖
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