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Angew:基于多孔分子晶体的串联后合成修饰原位制备荧光团

时间:2025-01-06     作者:X-MOL【转载】

有机发光分子的制备通常涉及多步冗繁耗时的液相有机合成。此外,合成及后处理过程中溶剂的大量使用也会增加成本并引发环境担忧。后合成修饰 (PSM) 是一种有前途的原子经济的替代方案,有望使一种荧光团直接定量转化为另一种荧光团。目前 PSM 已经在金属有机框架或共价有机框架中广泛实现,但是它们结构的难溶解性,使得随后的表征和功能化都有较大限制。基于有机小分子构筑的多孔分子晶体有望结合传质和易加工的双重优点,但是在多孔分子晶体中实现PSM,甚至多步的串联PSM还面临一些挑战:(1)分子在晶态下形成含通道结构;(2)确保每一步的原料和产物都是固体;(3)能够实现固液相定量转化的反应种类比较受限。

近日,安徽大学魏培发教授(点击查看介绍)和港中文(深圳)唐本忠院士(点击查看介绍基于四苯乙烯核构建了多孔分子晶体,利用两步串联 PSM实现有机发光分子的定制定量转化(图1)。精巧设计的分子确保了多孔结构的形成和串联固液相反应的发生,框架固有的非共价键属性有利于进一步加工和表征,为多孔网络提供了独特的优势。反应过程中伴随的固态荧光从绿色到蓝色再到绿色(或黄色)的转变使得能够实时监测反应过程并有助于对反应机制的理解。


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图1. 基于多孔分子晶体的串联PSM制备荧光分子示意图。


首先基于酯基修饰的四苯基乙烯TPE-4E构筑了青色发光的多孔分子晶体(空腔含溶剂,离开母液变为绿色发光),其暴露在空腔里的酯基可以与水合肼进行第一次PSM反应并转化为蓝色发光的TPE-4H。通过时间依赖的照片、紫外、荧光、PXRD以及核磁等追踪了反应过程并理解了反应机制(图2)。


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图2. 第一步PSM及其反应过程追踪。


TPE-4H结构中末端的四个活性胺基提供了发生二次PSM的可能。通过与烷基醛(乙醛或丙醛)反应,成功将TPE-4H定量转化为绿色(乙醛)或黄色(丙醛)的TPE-4HS。得益于产物的小分子属性,可以便捷的制备上述两步反应的产物单晶,证明了结构的同时也显示了它们晶态下的具孔属性(图3)。


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图3. 第二步PSM反应及表征。


基于上述结果可以构建具有响应的动态信息加密系统。作者设计了一种荧光二维码,分别通过触发第一步和第二步PSM实现对二维码隐藏信息的动态解密和擦除,建立了只能读取一次的加密系统,增强了信息存储安全性(图4)。


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图4. 基于串联 PSM 实现信息的加密和解密示意图。


这一成果近期发表在 Angewandte Chemie International Edition 上,文章的第一作者是安徽大学物质科学与信息技术研究院研究生毕涵施亚东


 转载链接:https://www.x-mol.com/news/897235

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