AIE体系化合物研究现状

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AIE 体系中的化合物在聚集状态下荧光能够显著增强，并且该体系的化合物种类多样，包括多芳基乙烯类化合物、多芳基取代杂环化合物、含有氢键的化合物、分子内电荷转移化合物、聚合物等。因此化合物的发光机理各有不同，至今为止，被提出的 AIE 发光机制包括分子内旋转受限 ( restriction of intramolecular rotations ) 机制、非辐射失活衰减机制、交叉分子堆积、由分子间的 C—H…π作用或特殊的氢键作用导致的聚集体理论。由于 AIE 化合物这种特殊的性能，它被广泛应用于生物与化学传感、生物标记、电致发光等领域。88041

1。AIE 化合物的分类

1。1 多芳基取代的杂环化合物

Siloles 类衍生物是最具有代表性的 AIE 化合物[4]，它的 AIE 特性是由于在固态或聚

集态下分子内各基团围绕单键的扭转大幅度受到压制引起的[5]。论文网

图 1。2-1 siloles 衍生物的结构式

1。2分子内电荷转移化合物

虽然只含碳氢原子的 AIE 芳香化合物易于合成且结构简单，但它们的发光基本都在蓝光波段，无法满足实际应用中多方面的要求。而在有机发光化合物中掺入杂原子设计推拉电子的分子结构，可以产生分子内电荷转移( intramolecular charge transfer, ICT ) ，从而达

到红移的目的。最早被人们发现的 ICT 化合物为氟化硼络合二吡咯甲川 ( BODIPY ) 类衍生物。

图 1。2-2 BODIPY 衍生物的化学结构式

1。3 含有氢键的化合物形成氢键的有机分子其结构的刚性增强，分子旋转受限，有利于发光强度的增加。激发

态分子内质子转移[6] ( excited state intramolecular proton transfer , ESIPT ) 化合物具有很好的 AIE 性质。例如：在液相和固相时，苄叉连氮化合物几乎不发光，而连接上羟基后，它可以在固态聚集状态时发出较为强烈的光，而在稀释状态下不发光。主要原因为聚集状态

下氮原子与氢原子形成分子内氢键，抑制 N—N 轴和 C—C 轴旋转，增强了化合物结构的刚性，从而使荧光增强[7]。

图 1。2-3 带羟基的 ESIPT 衍生物

1。4聚合物

一些具有特殊结构的聚合物也能产生聚集诱导发光现象。图 1。2-4 中所示化合物是基于硅杂环多烯的高分子化合物，该类分子具有显著的 AIE 性质。

图 1。2-4 基于硅杂环多烯的高分子化合物

2。AIE 化合物的应用

近几年来，具有 AIE 特性的有机发光材料已经在光学传感器、生物标记和光电器件等领域取得了一系列进展。

2。1 化学传感在现代传感器中，化学传感器发展迅猛，并且在工业生产、农业生产、环境保护、医疗

卫生等领域被广泛应用[8-10]。唐本忠课题组[11]研究了一个 DNA-TPE 季铵盐组合体探针，它实现了对谷胱甘肽和汞离子的检测。图 1。2-5 展示了该适体识别目标分子的机理。一些 AIE 化合物还被用作 pH 传感器，因为它们在适当的 pH 值时会发生溶解-聚集的转变，由此可以设计荧光开关 pH 传感器[12]。

图 1。2-5 络合物识别 Hg2+ 和 GSH 的机理图

2。2 生物传感

在 AIE 分子上引入像氨基、羟基、磺酸基一类的亲水基团，可以增强其水溶性。虽然它们在缓冲溶液中不发光，但它与特定生物分子结合后可以发光，因此 AIE 化合物还可以应用于生物传感。分子探针 TPE-二硼酸[13]可用于检测 D-葡萄糖。图 1。2-6 显示了 TPE- 硼酸识别 D-葡萄糖过程，识别过程中 D-葡萄糖分子的羟基与分子探针聚合，限制分子探针中苯环分子的旋转，从而激发荧光辐射跃迁。