港科大唐本忠院士团队与宝鸡文理学院冯海涛教授团队合作Chemical,Science,手性聚集诱导发光材料的组装及功能研究

针对对映异构体的识别及拆分在药物化学、材料科学、食品检测及生命科学等领域十分重要。然而传统荧光分子构建手性材料时受到聚集诱导荧光淬灭效应的限制,极大地阻碍了手性荧光材料的实际应用。香港科技大学唐本忠院士团队和宝鸡文理学院冯海涛教授团队介绍了近年来手性聚集诱导发光材料的分子设计,自组装以及在CPL/CPOLED和手性识别等领域的应用。

手性是自然界普遍存在的一种现象,手性分子无法与其镜像分子相重合如同人的左手和右手互为镜像但却无法完全重合。一对对映异构体有着相似的物理和化学性质,但是它们在手性环境下具有不同的光学或者药理学活性。其中,最著名的例子就是“反应停”事件。针对对映异构体的识别及拆分在药物化学、材料科学、食品检测及生命科学等领域十分重要。然而传统荧光分子构建手性材料时受到聚集诱导荧光淬灭(Aggregation-caused quenching,ACQ)效应的限制,极大地阻碍了手性荧光材料的实际应用。

2001年,香港科技大学唐本忠院士课题组提出了聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission, AIE)新概念,与传统ACQ染料相反,这类荧光分子在溶解状态下几乎没有荧光,而聚集时由于分子运动受限而发出强烈荧光。将AIE分子与手性分子研究相结合,可以很好地解决传统手性荧光材料遇到的问题。香港科技大学唐本忠院士团队和宝鸡文理学院冯海涛教授团队介绍了近年来手性聚集诱导发光材料的分子设计,自组装以及在CPL/CPOLED和手性识别等领域的应用。相关工作发表在Chemical Science (DOI: 10.1039/d1sc02305e)上。

通常,研究者通过在AIE分子上修饰手性基团,例如在噻咯类AIE分子上修饰具有手性的糖或氨基酸可以方便的构建手性AIE分子。此外,含有分子转子或可以上下振动的AIE荧光分子具有潜在手性,例如AIE分子四苯乙烯由于相邻苯环间的空间位阻效应导致四个苯环只能朝着同一方向旋转,因此晶体状态下四苯乙烯旋转的方向被固定时其手性会显现出来。另外利用具有手性的分子或溶剂可以诱导非手性AIE分子产生手性信号,例如将非手性AIE染料掺杂于手性聚乳酸中可以得到手性荧光材料。这些手性AIE材料自组装聚集时表现出优异的发光效率及不对称因子,在CPL/CPOLED以及手性识别等领域具有广阔的应用前景。

原文刊载于【InfoMat】公众号

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