氨基取代羟基苯基苯并咪唑衍生物的合成及荧光性质

合成了4种氨基取代的羟基苯基苯并咪唑类衍生物，并对它们的结构进行了表征，研究了取代基对于新化合物荧光性质的影响，实验证明：在羟基苯基苯并咪唑类化合物分子中引入氨基后，荧光发射波长发生了较大的红移（70-105nm），荧光斯托克斯位移显著增大（38-80m），荧光量子收率有不同程度的减小。

2-(2-羟基苯基)苯并咪唑锌的合成及其光谱性能研究

合成了一种纯蓝的发光材料2-(2-羟基苯基)苯并咪唑锌(Zn(pbm)2),用元素分析、核磁共振、红外光谱、紫外-可见光吸收光谱、循环伏安曲线、原子力显微镜以及光致发光光谱、热重等表征了材料的结构、光学带隙、能带结构、成膜性能、发光性能以及热稳定性。实验结果表明,配合物具有较好的热稳定性;在DMSO溶液中Zn(pbm)2的紫外吸收峰波长为299、334、357nm;光学带隙为3.03eV。利用真空热蒸镀法可以得到均匀致密的Zn(pbm)2薄膜,其粗糙度为7.05nm。在365nm紫外光的激发下,产生发光峰在445nm附近,半高宽(FWHM)为81nm的纯蓝光发射。

2-(2’-羟基苯基)苯并咪唑的光谱特性

2-(2’-羟基苯基)苯并咪唑(简称HBI)是一类具有激发态质子转移效应的有机分子。观测了HBI分子在甲苯、甲苯与乙醇混合及乙醇三种溶液的吸收光谱,发现其吸收光谱相类似。用317 nm光激发,观测其荧光光谱,在甲苯溶液中只观测到一个荧光带,其峰值位于470 nm;在甲苯与乙醇的混合溶液及乙醇溶液的荧光光谱中,都观测到两个荧光带,其峰值分别位于370和450 nm。根据激发态质子转移理论可知,470 nm的荧光带是由激发态质子转移生成的互变异构体,即HBI酮式构型分子的发射,峰值位于370 nm的荧光带是HBI稀醇式构型分子的发射。由于乙醇具有较大的极性,可与HBI分子相互作用形成分子间氢键,即生成溶剂化物。当溶剂化物被激发,在激发态发生激发态质子转移生成两性离子,两性离子发射荧光回到基态。因此,在极性溶剂中HBI发射峰值位于450 nm的荧光带应归于两性离子的发射。当用532 nm强光激发HBI溶液时,发现HBI分子在非极性溶剂中无双光子效应,而在极性溶剂中却存在双光子效应,表明HBI的溶剂化物具有双光子效应。

芳香性取代基对2-(2-羟基苯基)苯并咪唑激发态质子转移和光谱性质影响的理论研究

运用密度泛函(DFT)和含时密度泛函(TD DFT)理论方法研究了在2-(2-羟基苯基)苯并咪唑(HBI)苯环羟基的对位分别被呋喃基、吡咯基等五种芳香性取代基后的衍生物(HBI-R)分子内质子转移过程,考察了取代基的π电子离域效应对分子结构、分子内氢键和质子转移的影响,模拟计算了各分子的IR振动光谱和电子光谱.研究发现,基态的HBI与HBI-R分子内氢键O—H…N比O…H—N强度大,因氢键中的O—H增长和H—N的缩短,激发态氢键O—H…N弱于O…H—N强度,基态和激发态的稳定构型分别为醇式和酮式结构,取代基总体上使酮式构型相对稳定性有所增加,但呋喃基、吡咯基和噻吩基却略降低了激发态酮式构型相对稳定性.取代基降低了HBI基态和激发态分子内质子转移反应的能垒,但影响不大.电子吸收光谱的最大吸收峰和荧光光谱的最大发射峰主要源于前线分子轨道HOMO与LUMO之间的电子跃迁,芳环取代基增强了π电子离域效应,使光谱的吸收峰和发射峰波长均有较大的红移.

2-(2′-羟基苯基)苯并咪唑类衍生物的合成及荧光性质

合成了4种2-(2′-羟基苯基)苯并咪唑类衍生物,并对其结构进行了表征;研究了衍生物的荧光性质及互变异构体对荧光量子产率的影响;探讨了不同的取代基对荧光性质的影响,得出吸电子取代基使荧光量子产率减小的结论.

溶剂调控2-(2'-羟基-5'-硝基)苯基苯并咪唑的基态结构

通过2-(2'-羟基-5'-硝基)苯基苯并咪唑(HBI-pNO2)在苯、四氢呋喃、乙腈及甲醇中的稳态吸收光谱,结合密度泛函理论及含时密度泛函理论计算确定了,非极性溶剂中,HBI-pNO2以顺式醇构型存在于基态。借助HBI-pNO2在碱性环境中的稳态吸收光谱确定了,在极性溶剂甲醇中,HBI-pNO2在长波长处的吸收带对应于阴离子的吸收。实验结合理论计算指认了其阴离子结构。

基于羟苯基苯并咪唑的Zn^(2+)比率荧光探针

通过羰基将两分子2-(4-氨基-2-羟苯基)苯并咪唑(4-AHBI)连接,合成了结构高度对称的新化合物N,N′-二-[3-羟基-4-(2-苯并咪唑)苯基]脲(C27H20N6O3,1),测试了不同溶剂条件下1的紫外吸收和荧光发射光谱,研究了1对Zn2+的选择性识别作用。结果表明,随着溶剂极性的增大,1的紫外吸收峰发生蓝移,激发态分子内质子转移(ESIPT)荧光发射峰明显增强。与4-AHBI相比,1在乙腈溶液中的紫外吸收强度增强约3.5倍,最大吸收峰红移8 nm,荧光发射增强8倍多。1在乙腈溶液中的Zn2+荧光响应行为表明1与Zn2+的结合将导致1在445 nm处的荧光强度不断降低,而在395 nm处出现的新峰的荧光强度不断增强,具有比率荧光探针的特点,而且检测范围较宽,可达1×10-6-1×10-2 mol.L-1。

溶剂效应对2-(2-羟基苯基)苯并咪唑质子转移的影响

采用光谱法和密度泛函理论研究了DMF,甲醇等有机溶剂及不同组成的1,4-二氧六环/甲醇混合溶剂中2-(2-羟基苯基)苯并咪唑(HPBI)的分子内质子转移反应,考察了溶剂极性对HPBI光谱性质及激发态分子内质子转移(ESIPT)机制的影响,探讨了酸碱度对HPBI在水溶液中荧光光谱受的影响.结果表明,在所考察的溶剂中,HPBI均表现出烯醇式和酮式的双发射峰(350 nm和460 nm附近),且溶剂极性越小越有利于质子转移.结合可极化连续介质模型(PCM),M06-2X/6-311++G(d)及TD M06-2X/6-311++G(d)的密度泛函理论计算进一步表明,在同一溶剂中,烯醇式构型是基态HPBI的主要存在形态,而在激发态时的结构,HPBI的烯醇式构型通过质子转移转化为酮式构型.此外,当溶液中碱达到一定浓度时,将在415 nm处产生一个酚氧负离子所发射的新荧光峰,TD B3LYP/6-311++G(d)的理论预测该发射峰的波长为409. 44 nm.