多级自组装的原位实时监测及非手性荧光分子圆偏振发光的可控诱导制造技术

本发明专利技术涉及具有聚集诱导发光(AIE)特性的荧光化合物。该化合物在聚集状态下可以自发地发生多级自组装，发生从囊泡到螺旋纤维的演变。能够提供圆偏振发光的组合物可以包括荧光化合物和选自由聚集猝灭化合物和聚集诱导发光化合物组成的组中的至少一种其他化合物。

In situ real-time monitoring of multi-stage self-assembly and controllable induction of circular polarization luminescence of achiral fluorescent molecules

【技术实现步骤摘要】
多级自组装的原位实时监测及非手性荧光分子圆偏振发光的可控诱导
本专利技术大体上涉及具有聚集诱导发光特性的荧光化合物，并且特别涉及荧光化合物在聚集状态下进行从囊泡到螺旋纤维的自发多级自组装。
技术介绍
对于具有圆偏振发光的有机系统的开发在各个领域中变得越来越重要，这些领域包括立体光学信息存储和处理、光学识别传感器、量子计算和3D显示。分子系统的圆偏振发光(CPL)性能通常通过不对称因子(glum)来进行量化。这里，glum＝2(IL-IR)/(IL+IR)，其中IL和IR分别表示左和右圆偏振发光的发射强度。通常，已报道大多数有机系统在溶液状态下的|glum|值为约10-3。用于实现CPL的一般策略是构建具有特定手性构型的、具有荧光、延迟荧光或磷光光学性质的分子。然而，许多这些分子一般都表现出较低的不对称因子，而且还需要涉及手性分子的复杂合成。最近用于改善有机系统的发光不对称性的策略之一是通过CPL系统的多级自组装。多级自组装在自然界中无处不在，并且多级自组装是生物体利用分子基本模块构建理想结构的最复杂的自下而上的方法之一。一个典型的例子是肌腱的形成，肌腱的多级自组装由六个层次构成，从原胶原蛋白的初级三螺旋结构开始，然后发展成为微纤维、亚纤维、原纤维、束，并且最终形成肌腱。与非多级自组装系统相比，具有经历多级自组装而形成的生物系统的结构完整性更加优异。此类生物系统对环境变化(例如pH、温度和压力)表现出更高的稳定性，并且对外部刺激(例如机械力、电力或磁力)具有更大的耐受度。由于这些优点，多级自组装策略也被广泛用于完成纳米级和微米级功能材料的构建，此类纳米级和微米级功能材料在光电材料和生物医学等各个领域中也具有广泛的应用。因此，深入探索多级自组装过程及其演变机制对于模仿甚至超越自然的设计和实现各种各样的实际应用是至关重要。手性作为生命的重要生物化学标志，在自然界中无处不在，并且在生命系统的多级构建中起着至关重要的作用。螺旋结构作为生命多级系统的核心结构，也是由手性亚单元(如氨基酸)构建的多级自组装的结果。通过多级自组装的方法，天然系统能够将分子手性表达并放大而形成优越的超分子螺旋结构(例如，肽和蛋白质的二级α-螺旋结构)，以便执行各种生理功能。因而对于手性的精确检测也是非常重要的，因为它们与自然界中的各种生理功能密切相关(例如，识别、催化活性、基因复制和表达)。因此，深入了解多级自组装的基本机制不仅是现代生物学中的一个基本而重要的问题，也是物质科学和纳米技术中的一个重要问题。然而，多级自组装涉及非常复杂的过程，因而彻底破译多级自组装过程仍然是一个极其严峻的挑战。目前，包括扫描力显微镜(SFM)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)等在内的先进的显微技术可以揭示在自组装在特定阶段的自组装形态学的瞬时形态，但不能揭示整个动态的组装过程。已经充分确认，由于π-共轭发色团对构象、取向以及超分子状态极其敏感，因而光学光谱仪是一种功能强大的技术。圆二色(CD)信号源自发色团的电子跃迁，并且对分子构象以及分子聚集高度敏感。因此，CD光谱仪已被用作探测纳米组装体和分子、生物大分子和超分子系统中手性变化的最重要的技术之一。其中，由多级组装产生的超分子螺旋系统完全适应CD方法的出色灵敏度，因为手性通常在螺旋生长的过程中被显著放大，这反过来促进了CD检测。因此，极其需要能够在聚集状态下进行从囊泡到螺旋纤维的自发多级自组装的AIE分子。与手性同等重要的是，金属-金属相互作用如金-金相互作用对于精确控制独特的人工螺旋结构的形成也是至关重要的，特别是那些与生物过程密切相关的结构。在本专利技术中，我们通过将手性与金-金相互作用相结合，开发了一种新的手性Au(I)体系，其含有两种对映异构体(S)-1和(R)-1，这两种对映异构体均具有聚集诱导发光(AIE)性质。我们发现本专利技术所开发的手性系统表现出多级自组装过程。我们使用CD光谱进行了原位实时监测，发现该手性系统在组装过程中表现出手性的反转与放大。该手性Au(I)系统的新颖之处在于其可作为理想的手性模板，以在光或电激发下获得所需的圆偏振发光(CPL)信号。在本专利技术中，通过将手性Au(I)系统与不同类型的非手性发光体相结合，成功实现了一系列发光分子CPL的可控诱导。CPL是一种用于评价手性发光系统的激发态立体化学、三维结构和构象信息的高度灵敏且强大的工具。近年来由于CPL在光学技术和光学技术方面的基础重要性和广泛的应用潜力而引起了广泛关注。本专利技术中模板导向的CPL诱导方法可以提供一种简便有效的策略来实现CPL活性材料的可控制造。
技术实现思路
本专利技术主要涉及两种新型AIE活性手性Au(I)配合物的合成，这两种AIE活性手性Au(I)配合物在聚集状态下可以发生多级自组装以实现螺旋结构的构筑。创造性地将原位、实时的CD监测和SEM成像用于检测整个动态自组装过程。该方法非常简单，因此对自组装的监测具有重要的实际意义。此外，我们通过利用发展的手性对映异构体作为手性转录模板，成功地实现了一系列非手性发光体CPL的可控诱导。与传统的CPL材料构造方法相比，该策略更简单，避免了对于昂贵的手性材料的繁琐合成。此外，通过这种共组装结构可以实现CPL材料的可控性和多样性制备。本专利技术涉及一种具有聚集诱导发光(AIE)特性的荧光化合物。该化合物在聚集状态下可以进行从囊泡到螺旋纤维的自发多级自组装。多级自组装过程可使用圆二色光谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜中的至少一种进行监测。在一个实施方案中，化合物包括以下结构式：或其对映异构体。在一个实施方案中，对映异构体包括：本专利技术的一个实施方案涉及能够提供圆偏振发光的组合物。该组合物可包含荧光化合物和选自由聚集猝灭化合物和聚集诱导发光化合物组成的组中的至少一种化合物。在一个实施方案中，组合物包括荧光化合物和选自以下的至少一种化合物在一个实施方案中，一种合成能够提供圆偏振发光的组合物的方法包括：提供具有聚集诱导发光性质的荧光化合物，该化合物具有以下结构式或其对映异构体；以及将荧光化合物与至少一种其他化合物共组装，至少一种其他化合物选自由聚集猝灭化合物和聚集诱导发光化合物组成的组。附图说明现在将参考附图对各个实施方案进行详细的描述。图1示出了CDCl3中(S)-4的1HNMR谱。图2示出了CDCl3中(S)-4的13CNMR谱。图3示出了(S)-4的HR-MS谱。图4示出了CDCl3中(R)-4的1HNMR谱。图5示出了CDCl3中(R)-4的13CNMR谱。图6示出了(R)-4的HR-MS谱。图7示出了CDCl3中(S)-1的1HNMR谱。图8示出了CDCl3中(S)-1的13CNMR谱。图9示出了CDCl3中(S)-1的19FNMR谱。图10示出了(S)-1的HR-MS谱。图11示出了CDCl3中(R)-1的1HNMR本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有聚集诱导发光性质的荧光化合物，所述化合物具有以下结构式/n

【技术特征摘要】
20181005 US 62/766,1781.一种具有聚集诱导发光性质的荧光化合物，所述化合物具有以下结构式

或其对映异构体。


2.根据权利要求1所述的化合物，其中所述对映异构体包括：





3.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物在聚集状态下进行从囊泡到螺旋纤维的自发多级自组装。


4.一种监测权利要求3所述的化合物的所述自发多级自组装的方法，包括使用圆二色光谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜中的至少一种。


5.一种组合物，其包含权利要求1所述的化合物和选自由聚集猝灭化合物和聚集诱导发光化合物组成的组中的至少一种化合物。


6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述组合物提供圆偏振发光。


7.一种组合物，其包含权利要求1所述的化合物和选自由以下组成的组中的至少一种化合物：





8.根据权利要求7所述的组合物，其中所述组合物提供圆偏振发光。


9.一种合成能够提供圆偏振发光的组合物的方法，包括：
提供具有聚集诱导发光性质的荧光化合物，该化合物具有以下结构式

或其对映异构体；以及
将所述荧光化合物与至少一种其他化合物共组装，所述至少一种其他化合物选自由聚集猝灭化合物和聚集诱导发光化合物组成的组。


10.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐本忠，张静，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：中国香港;81