北理工在有机手性发光材料领域取得重要进展

内容来源：北京理工大学

近日，北京理工大学化学与化工学院陈磅宽教授课题组在有机手性发光材料研究方面取得重要进展，与王苏宁教授合作在化学国际顶级期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, DOI: 10.1002/anie.202001145）上发表题为“Planar Chiral Organoboranes with Thermoresponsive Emission and Circularly Polarized Luminescence: Integration of Pillar[5]arenes with Boron Chemistry”的论文。该工作的第一作者为化学与化工学院2018级博士生陈进发。

圆偏振发光（CPL）是指一个手性发光体系可以发出具有圆偏振光的性质。它不仅能直观地反映手性发光体系的激发态结构信息，而且在CPL光学显示、信息存储、生物探针、CPL激光等领域具有广泛的应用前景。圆偏振发光离不开手性结构材料的设计合成,但长期以来，CPL材料集中在手性稀土配合物和有机小分子（联二萘、螺烯）方面的研究，CPL手性大环化合物的研究很少报道。

图1 分子设计策略示意图

柱芳烃是新一代超分子大环主体的典型代表，被广泛应用于超分子组装和主客体化学，同一作者近期报道了一种高弹性的自修复仿生高分子凝胶材料（ACS Appl. Polym. Mater. 2019, 1, 2224）。通常，柱芳烃的一对立体异构体由于芳环的快速翻转而失去旋光性，因此如何有效地阻止其外消旋化成为领域关注的焦点。

2019年，该课题组发现在聚集态可以有效抑制苯环旋转来提高发光效率（J. Mater. Chem. C 2019, 7, 11747），但仍然难以获得光学纯对映体。该课题组在有机硼长期研究的基础上，利用三芳基硼和三苯胺特有的发光性能和空间结构，首次将有机硼化学与柱芳烃相结合，制备了一种轴向共轭的柱芳烃衍生物（P5BN）。

三苯胺（Donor）和三芳基硼（Acceptor）显著的空间效应有效抑制了芳环的翻转，使其对映异构体获得高效的手性拆分，我们率先报道了基于柱芳烃的圆偏振发光材料。而且，分子内的电荷转移赋予了该材料独特的温度响应性能，是一种潜在的低温荧光探针。该工作不仅在手性小分子识别方向具有可观的应用前景，同时极大地推动了手性CPL大环材料的发展。

图2 (a) P5BN在固态CPL谱图；(b) P5BN热响应荧光变色现象。

论文详情： 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.

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202001145

附作者简介：

陈磅宽，北京理工大学化学与化工学院教授，博士生导师，入选国家海外高层次人才引进计划青年项目。长期致力于新型发光材料和智能传感材料的研究工作，尤其在有机硼共轭分子的可控合成与光电性能调控等领域积累了大量经验。同时，在新兴“动态化学”领域研究特色鲜明，初步探索了超（高）分子凝胶及其相关材料的仿生性能(诸如机械力响应、信号记忆、损伤修复等)。承担了国家自然科学基金面上项目，发表包括J. Am. Chem. Soc、Angew. Chem.、Chem. Sci.等SCI论文30多篇，多项工作受到包括C&E News、JACS Spotlights、JACS Selects、Angewandte Highlights等门户网站20余次专题报道。