2001年,香港科技大学唐本忠院士首次提出了“聚集诱导发光(AIE)”的概念,随后受到广泛关注,现已成为化学与材料领域热门前沿之一。相比于结构较复杂的噻咯分子,四苯基乙烯(TPE)分子及其衍生物因具有分子结构简单、易于合成和化学修饰以及AIE效应显著等特点而成为AIE“明星”分子,得到了广泛地研究和应用。McMurry反应和Rathore方法是制备TPE衍生物最常用的两种方法,但它们都存在明显的弊端,即合成或后处理步骤复杂并且对反应底物中官能团的忍受能力差,在一定程度上限制了由这两种方法制备出来的TPE类分子的结构和性能。
近年来,华中科技大学武汉光电研究中心朱明强教授课题组提出并发展的偕型交叉偶联(GCC)反应不仅能合成结构相对简单的TPE衍生物,还能有效地制备各种拓扑结构且性质多样的四芳基乙烯(TAE)型AIE小分子和聚合物。余琦(共同一作),王亚龙(共同一作),赵鹏举,范成,李冲博士(通讯作者)和朱明强教授(通讯作者),系统综述了近年来利用GCC方法合成TAE分子及聚合物的研究进展,包括GCC反应的介绍、TAE小分子、含TAE结构单元的聚合物及其它们的主要应用领域,如荧光成像、生物检测、化学传感和超分辨荧光成像等。
综述认为GCC反应是一种高效、简便、普适的TAE分子的合成方法,相较于其它两种传统合成方法,GCC方法具有诸多优点: (1)合成及后处理步骤简单;(2)易于合成具有相似结构的分子以便于进行结构、性能研究;(3)不仅能合成TPE衍生物,也能合成结构升级版的TAE衍生物;(4)反应条件温和,且分子结构易于进行化学修饰;(5) GCC反应是构造含有TAE结构单元共轭聚合物的强效方法,等等。作者进一步展望了GCC反应的巨大应用潜力和价值。未来利用GCC反应制备TAE材料的重点可放在以下几个方面:(1)水溶性TAE分子在环境检测、生物成像、疾病的药物载体检测等方面具有巨大的应用潜力,因此设计合成具有良好水溶性的TAE分子和聚合物具有广阔的应用前景;(2)杂环结构的引入可能赋予TAE分子新的性质和功能,鉴于GCC反应的便捷性,可用于合成和研究含杂环的TAE分子和聚合物;(3)借助GCC反应合成具有优良加工性能、热稳定性和光电效应的AIE共轭聚合物;(4)利用GCC反应合成具有大环结构的TAE分子,探索其在传感、传输和载药等方面的应用;(5)利用GCC反应合成带电荷或酸碱基团的TAE衍生物,这些分子可根据静电吸附/脱附或者酸碱平衡的机理与表面带相反电荷或酸碱基团的物质发生动态相互作用,具有作为超分辨成像探针的潜力。作者认为GCC反应将会为下一代四芳基乙烯型AIE材料创造一个光明的未来。
该综述即将发表于Chinese Journal of Polymer Science 2019年第4期 "AIE Polymer"专辑。
论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s10118-019-2207-2
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