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4′-N,N-二乙氨基-3-羟基苯并黄酮激发态分子质子转移机制的溶剂极性效应——实验和理论研究
2025年
激发态分子质子转移(ESIPT)反应是一种重要的基础光化学反应,通常发生在具有分子氢键的发色团中。3-羟基黄酮类衍生物(3-HFs)由于其广泛的天然来源和对环境极度敏感的荧光发光特性而备受关注。与3-HFs相比,4′-N,N-二乙氨基-3-羟基黄酮(D-HBF)具有扩展的共轭体系和大幅红移的吸收特性,而最新研究表明,由于具有ESIPT特性,它可以用作环境极性敏感的生物荧光探针。本研究通过采用多种光谱和理论计算方法,系统研究了D-HBF在极性不同的三种非质子型溶剂(环己烷、乙醚和四氢呋喃)中的ESIPT反应机制。研究结果显示,在这三种溶剂中均能观测到D-HBF的ESIPT典型双发射峰,而这些峰的相对比率受溶剂极性的调控。荧光动力学分析揭示,随着溶剂极性的增加,激发态中正向和反向的质子转移反应速率都降低,同时反向质子转移变得更占优势。该研究还通过密度泛函理论和含时密度泛函理论计算,比较了三种溶剂中D-HBF的基激发态分子氢键的键长和键角参数,确定了ESIPT反应是激发态分子氢键增强机制。计算结果表明,增加溶剂极性会导致处于S1的D-HBF分子的3-羟基伸缩振动红外吸收频率向高波数移动,这证明了相应的N^(*)分子氢键减弱。此外,电子密度分析显示,引入在4′-位的强给电子官能团(4′-N,N-二乙氨基)使得D-HBF在激发态下具有典型的分子电荷转移特征。最后,势能曲线计算结果表明,在激发态质子转移更容易发生,而溶剂极性增加会导致更高的质子转移势垒,从而阻碍了相应的ESIPT反应。吉布斯自由能分析进一步表明,溶剂极性增加使激发态快速质子转移更倾向于向N^(*)移动。这项研究为D-HBF类衍生物作为环境极性敏感的生物探针的应用提供了理论基础。
姜羊林陈明卿梁民尧奕歌张燕王鹏张建平
关键词:激发态分子内质子转移
Harnessing the enol/keto-form emission of ESIPT: mechanochromism, multi-channel imaging, and detection of a chemical warfare agent mimic
2025年
Reported herein is the first time mechanochromicmaterials based on sole enol-form emission of 2-(2’-hydroxyphenyl)azoles containing one triphenylamine (TPA).Three different single crystals were obtained and representpristine, intermediate, and ground states, respectively. The 2-(2’-hydroxyphenyl)azoles containing two TPA exhibit balanced dual-emission and could be used in multi-channelimaging, and selectivity accumulated in mitochondria of livingcells. In addition, we developed the first example of excitedstate intramolecular proton transfer (ESIPT) materials withsole enol-form emission and balanced dual-emission to detectchemical warfare agents (CWAs) mimic diethyl chlorophosphate (DCP) with good selectivity, highly sensitive, and fastresponsive.
Kangmin WangMin ZhangDanni YangLiqiu WanShouxin ZhangLiang YanKe YangBijin Li
关键词:ESIPT
旋轨耦合效应对激发态分子质子转移分子发光机理的影响
激发态分子质子转移(Excited State Intramolecular Proton Transfer,ESIPT)分子因其双发射特性被广泛应用在发光材料领域。ESIPT诱导的旋轨耦合(spin-orbit co...
赵鑫
关键词:含时密度泛函理论激发态分子内质子转移
溶剂效应对苯并噁唑衍生物激发态分子质子转移的影响
2024年
运用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT),在PBE0/6-31+G(d,p)水平上,研究了一种苯并噁唑衍生物2-{4-[2-(2-甲氧基乙氧基)-乙基]-[(2-甲氧基乙基)-氨基]-苯基}-5-(5-三氟甲基-苯并噁唑)-苯并呋喃-6-醇(MMTB)在3种溶剂(甲苯、乙醇和二甲基亚砜)中的激发态分子质子转移(ESIPT)过程,考察了溶剂极性对MMTB光谱性质及ESIPT反应机理的影响。结果表明,在所考察的溶剂中,基(S_(0))的稳定构型是烯醇式,而在第一激发单重(S_(1))烯醇式结构和酮式结构同时存在,表现出烯醇式和酮式的双荧光发射峰;烯醇式结构的分子氢键在S_(1)有所增强,有助于ESIPT过程的发生;随着溶剂极性的增强,氢键增强的程度增大,发生ESIPT需要克服的能垒减小,即在极性强的溶剂中容易发生ESIPT。
涂朝刘改梅马伟嘉张佳钰王艳
关键词:密度泛函理论激发态分子内质子转移溶剂效应势能曲线
基于激发态分子质子转移机制的3-羟基黄酮探针用于检测生物硫醇
2024年
生物硫醇在细胞的新陈代谢、生长分化和氧化还原平衡过程中扮演着十分重要的作用。本文以4-二甲氨基苯甲醛为起始原料设计合成了一个新的“关-开”型荧光探针HF-DBS。该探针可被生物硫醇选择性地催化水解,生成具有强荧光发射的3-羟基黄酮荧光团(HF),HF特有的激发态分子质子转移(ESIPT)性质使其具有较大的斯托克斯位移。该探针显示出高选择性、高灵敏度、良好的生物相容性和抗干扰能力,且在生理条件下响应良好,可成功应用于细胞的生物硫醇检测和活细胞成像。另外,该探针能够做成试纸对半胱氨酸进行快速检测。
赵永梅程沛璇谢京娇罗稳
关键词:黄酮激发态分子内质子转移荧光探针硫醇
一种具有AIE效应和激发态分子质子转移的荧光探针及其制备方法与应用
本发明涉及一种具有AIE效应和激发态分子质子转移的荧光探针及其制备方法与应用,该荧光探针具有式Ⅰ所示结构,本发明的荧光探针为一种新型具有AIE效应的有机小分子探针,具有ESIPT活性AIE现象,具有灵敏度高、Stoke...
马晨吴筱恬杨帝
一类具有激发态分子质子转移和聚集诱导发光双重效应的荧光染料及其制备方法
本发明公开了一类具有激发态分子质子转移和聚集诱导发光双重效应的荧光染料及其制备方法,该类化合物分子结构式如下:<Image file="DDA0004480351720000011.GIF" he="441" imgC...
陈杜刚李婉青杨阿秀瞿佳齐余响林闫志国
聚合物力致变色:从共价螺环色团到非共价激发态分子质子转移(ESIPT)色团
分子水平上探索高分子结构与形变、疲劳和损坏规律以及和性能的关系是提高聚合物材料性质、监测与延长其使用寿命的重要课题,也极大地有益于生产和实际应用的需要。在聚合物材料失效之前探测其部的微型损伤,可避免因材料宏观破坏导致...
胡欢
关键词:激发态分子内质子转移
激发态分子质子转移金属-有机光学材料的构建及发光调控策略——论结构化学中原子光谱项
2024年
激发态分子质子转移(ESIPT)的过程包括独特的四能级能循环和伴随的多重发射,在ESIPT激发态的调控下,通过表现各种光物理过程(非辐射跃迁、辐射跃迁、能量转移、电荷转移等)的平衡和转换关系,ESIPT金属-有机超分子光学材料显示丰富的发光机制和多领域应用。鉴于对ESIPT金属-有机超分子材料性质的认识处于起步阶段,迫切需要建立新的调控发光机制策略,综述了ESIPT金属-有机超分子材料的构建及发光调控,对未来新型光功能材料的构建具有指导意义,同时加强认识原子光谱项在超分子材料领域的理论价值。
李保宁李静徐宝森张兴隆赵乐乐渠丰源
关键词:激发态质子转移原子光谱结构化学
溶剂极性对2-(1-苯基苯并[d]咪唑-2-基)-4-(三氟甲基)苯酚分子激发态分子质子转移的影响被引量:1
2024年
本研究基于密度泛函理论和含时密度泛函理论探究甲苯、四氢呋喃、甲醇溶剂对2-(1-苯基苯并[d]咪唑-2-基)-4-(三氟甲基)苯酚分子激发态分子质子转移(excited-state intramolecular proton-transfer,ESIPT)的影响。通过优化的几何构型及约化密度梯度散点图发现,光激发后,分子氢键强度增强,并且与高极性溶剂相比,低极性溶剂中氢键强度更强。前线分子轨道计算结果表明,光激发后的电荷重新分布,溶剂极性对轨道跃迁能有影响。势能曲线分析的结果证明,质子转移更容易在激发态发生,并且极性的降低可促进ESIPT过程。
王迎暖李尤王贻龙
关键词:氢键激发态分子内质子转移溶剂极性分子内电荷转移

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汤国庆
作品数:84被引量:402H指数:10
供职机构:天津大学
研究主题:纳米微粒 激发态质子转移 激发态分子内质子转移 纳米材料 光敏剂
易平贵
作品数:248被引量:1,575H指数:24
供职机构:湖南科技大学化学化工学院
研究主题:相互作用 牛血清白蛋白 质子转移 苯并咪唑 过氧钒配合物
杨国强
作品数:281被引量:146H指数:6
供职机构:中国科学院化学研究所
研究主题:荧光探针 光刻胶 化合物 硼 三芳基
高放
作品数:75被引量:22H指数:3
供职机构:重庆大学化学化工学院
研究主题:二苯乙烯 光聚合 可见光区 二苯甲酮 硝基
高博文
作品数:39被引量:80H指数:6
供职机构:泰山学院
研究主题:钙钛矿 竹红菌甲素 PDT 太阳能电池 激发态分子内质子转移