六芳基联咪唑分子开关的研究进展.pdf

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1、第32卷第1期影像科学与光化学Vo1．32No．12014年1月ingScienceandPhotochemis荧光化学传感专刊六芳基联咪唑分子开关的研究进展龚文亮，熊祖劲，朱明强(武汉光电国家实验室，华中科技大学光学与电子信息学院，湖北武汉430074)摘要：六芳基联咪唑(Hexaarylbiimidazole，HABI)的光致变色效应，是1960年Hayashi和Maeda在研究2，4，5一三苯基咪唑氧化时产生化学发光的过程中偶然发现的。作为一类新型光致变色分子，HABI同时具有光致变色、热致变色以及压致变色特性。其变色机理是光照打断HAB1分子中两个咪唑环之间的C—N化学键，产生两分子

2、三苯基咪唑自由基(triphenylimid—azoleradical，TPIR)。由于HABI在变色后形成的有色态(TPIR)褪色比较慢(半衰期r1／2为几分钟到几十分钟)，同时生成的自由基比较活泼，容易发生不可逆副反应，使得其作为光致变色材料的抗疲劳性较差。近十几年，JiroAbe课题组提出桥联绑定两个三苯基咪唑的构想，使得HABI的光致变色逆反应的半衰期由数分钟降低到几十微秒，尤其是近期，改性后的HABI成功运用于实时全息成像，显示了HABI作为新型光致变色材料的美好前景。本课题组在前人研究基础上，将HBAI的光致变色效应发展成荧光分子开关，设计合成出具有荧光分子开关性能的HABI并加

3、以优化，成功地运用于超分辨成像。基于HABI的荧光分子开关及其新兴光学应用有望成为分子开关研究的新热点。关键词：六芳基联咪唑；三苯基自由基；光致变色；荧光分子开关；全息成像；超分辨荧光成像doi：10．7517／j．issn．1674—0475．2014．01．043文章编号：1674—0475(2014)01—0043—17光致变色现象是指一个化合物(A)在受到一(光诱导的可逆的颜色变化)-E2]。光致变色现象定波长的光的照射时，可以进行特定的化学反应，最早于1867年被Fritzsche报道[3]。他在研究并获得产物(B)，由于结构的改变导致其吸收光谱发四苯(tetracene)时发现，

4、并四苯溶液在光照下由生明显的变化；同时，在一定的条件下(如热，光照橘红色变为无色，而在黑暗中则会自动由无色返等)，产物(B)可以回到初始化合物(A)Eli。在英回到橘红色。之后，各种光致变色材料，包括有机语中，光致变色的单词为“Photochromism”，对其分子和无机材料，陆续被发现。在有机光致变色定义为“light—inducedreversiblechangeofcolor材料中，发展研究的比较成熟的主要有螺吡喃、螺201312—03收稿，2013—12—17录用国家自然科学基金(21174045)、国家重大科学研究计划量子调控(2013CB922104)项目和北京分子科学国家实验室

5、开放基金资助*通讯作者，E-mail：mqzhu@hust．edu．cn4344影像科学与光化学第32卷嗯嗪、苯并吡喃、俘精酸酐以及二芳基乙烯等。其热褪色服从一级动力学机理。另外，他们还发现中，作为新生代的光致变色材料六芳基联咪唑这种新型的光致变色材料还具备有热致变色性(Hexaarylbiimidazole，简称HABI，注：在文章后能。同年四月，他们在期刊BulletinoftheChemi—面如不特别说明都用HABI代替Hexaarylbiimid—calSocietyofJapan上报道了HABI合成的详细azole或者六芳基并咪唑)于1960年被日本科学家步骤E，并给出了光致变色生

6、成的自由基的结构Hayashi和Maede在研究2，4，5一三苯基咪唑氧化(如图1)。的化学发光过程中被发现]。不同于一般的光致变色材料，HABI同时具备光致变色、压致变色以2及热致变色性能。自从1960年HABI被发现以3H，来，立即引起了科学家们广泛的研究兴趣。关于45HABI的研究直至今日仍然处于初期阶段，而将HABI作为光致变色材料的研究也不是很多。因图1Hayashi和Maede给出的2，4，5一三苯基咪唑自由此，为了更加全面的了解HABI这种新型的光致基的化学结构式(附：咪唑化学位点的命名)变色材料的发展历程，本文将以时间前后为顺序，Chemicalstructureoftrip

7、henylimidazoleradicaldescribedby介绍在HABI发展过程中起到重要作用的文献。HayashiandMaede(inset：nomenclaturesiteinimidazote)至于将HABI作为光致变色材料以外的研究(如聚合反应中的引发剂)以及关于HABI专利的内1961年Zimmermann在期刊Angewandte容将不在本文中涉及。Chemie上独立报道了HAB1的合成，