有机荧光分子2-氰基-3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-丙烯酰胺的可逆压致变色和质子刺激响应性能

边高峰 黄华 占玲玲 吕晓静 曹枫 张诚 张玉建

引用本文: 边高峰, 黄华, 占玲玲, 吕晓静, 曹枫, 张诚, 张玉建. 有机荧光分子2-氰基-3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-丙烯酰胺的可逆压致变色和质子刺激响应性能[J]. 物理化学学报, 2016, 32(2): 589-594. doi: 10.3866/PKU.WHXB201512083 shu
Citation:  BIAN Gao-Feng, HUANG Hua, ZHAN Ling-Ling, LÜ Xiao-Jing CAO Feng, ZHANG Cheng, ZHANG Yu-Jian,  Reversible Piezochromism and Protonation Stimuli-Response of (Z)-2-Cyano-3-(3,4-dimethoxyphenyl)acrylamide[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2016, 32(2): 589-594. doi: 10.3866/PKU.WHXB201512083 shu

有机荧光分子2-氰基-3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-丙烯酰胺的可逆压致变色和质子刺激响应性能

    通讯作者: 张诚, 张玉建; 张诚, 张玉建
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51203138,51273179,51573165,51406030) (51203138,51273179,51573165,51406030)

    浙江省自然科学基金(LY15E030006,LY15E030002) (LY15E030006,LY15E030002)

    浙江工业大学自然科学基金(1401101002408) (1401101002408)

    湖州自然科学基金(2014YZ02)资助项目 (2014YZ02)

摘要: 设计合成了3-芳基-2-腈基丙烯酰胺类有机发光小分子2-氰基-3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-丙烯酰胺(CDMPA)。经研究发现,CDMPA 化合物具有明显的压致变色和酸致变色现象。在外力刺激下,化合物CDMPA荧光最大发射峰发生20 nm的红移,经过加热或蒸汽处理后可恢复初始状态。对样品研磨前后粉末的X射线衍射图谱及荧光寿命衰减曲线进行测试分析得出,CDMPA压致变色现象归因于分子构型由晶态到无定形态的转化。另外,在酸刺激下CDMPA发光颜色由蓝光红移至黄光,最大发射波长红移33 nm。经过二甲基甲酰胺(DMF)处理后可恢复到初始状态。由测试得到的红外光谱及分子轨道理论计算推测,酸致变色现象是由氨基取代基的质子化影响了CDMPA前线分子轨道引起的。本研究可使人们深入了解这种类型材料的多刺激响应发光机制,且显著的颜色变化性能使CDMPA在传感器和检测装置方面具有潜在的应用前景。

English

    1. [1]

      (1) Irie, M.; Fukaminato, T.; Sasaki, T.; Tamai, N.; Kawai, T.Nature 2002, 420, 759. doi: 10.1038/420759a(1) Irie, M.; Fukaminato, T.; Sasaki, T.; Tamai, N.; Kawai, T.Nature 2002, 420, 759. doi: 10.1038/420759a

    2. [2]

      (2) Lim, S. J.; An, B. K.; Jung, S. D.; Chung, M. A.; Park, S. Y.Angew. Chem. Int. Edit. 2004, 43, 6346. doi: 10.1002/anie.200461172(2) Lim, S. J.; An, B. K.; Jung, S. D.; Chung, M. A.; Park, S. Y.Angew. Chem. Int. Edit. 2004, 43, 6346. doi: 10.1002/anie.200461172

    3. [3]

      (3) Hirata, S.; Watanabe, T. Adv. Mater. 2006, 18, 2725. doi: 10.1002/adma.200600209(3) Hirata, S.; Watanabe, T. Adv. Mater. 2006, 18, 2725. doi: 10.1002/adma.200600209

    4. [4]

      (4) Babu, S. S.; Kartha, K. K.; Ajayaghosh, A. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 3413. doi: 10.1021/jz101219y(4) Babu, S. S.; Kartha, K. K.; Ajayaghosh, A. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 3413. doi: 10.1021/jz101219y

    5. [5]

      (5) Che, Y. K.; Yang, X. M.; Zang, L. Chem. Commun. 2008, 1413. doi: 10.1039/B719384J(5) Che, Y. K.; Yang, X. M.; Zang, L. Chem. Commun. 2008, 1413. doi: 10.1039/B719384J

    6. [6]

      (6) Sagara, Y.; Kato, T. Nat. Chem. 2009, 1, 605. doi: 10.1038/nchem.411(6) Sagara, Y.; Kato, T. Nat. Chem. 2009, 1, 605. doi: 10.1038/nchem.411

    7. [7]

      (7) Weder, C. J. Mater. Chem. 2011, 21, 8235. doi: 10.1039/c1jm90068d(7) Weder, C. J. Mater. Chem. 2011, 21, 8235. doi: 10.1039/c1jm90068d

    8. [8]

      (8) Chi, Z. G.; Zhang, X. Q.; Xu, B. J.; Zhou, X.; Ma, C. P.; Zhang, Y.; Liu, S.W.; Xu, J. R. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 3878. doi: 10.1039/C2CS35016E(8) Chi, Z. G.; Zhang, X. Q.; Xu, B. J.; Zhou, X.; Ma, C. P.; Zhang, Y.; Liu, S.W.; Xu, J. R. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 3878. doi: 10.1039/C2CS35016E

    9. [9]

      (9) Dong, Y. J.; Xu, B.; Zhang, J. B.; Tan, X.; Wang, L. J.; Chen, J.L.; Lv, H. G.; Wen, S. P.; Li, B.; Ye, L.; Zou, B.; Tian, W. J.Angew. Chem. Int. Edit. 2012, 51, 10782. doi: 10.1002/anie.201204660(9) Dong, Y. J.; Xu, B.; Zhang, J. B.; Tan, X.; Wang, L. J.; Chen, J.L.; Lv, H. G.; Wen, S. P.; Li, B.; Ye, L.; Zou, B.; Tian, W. J.Angew. Chem. Int. Edit. 2012, 51, 10782. doi: 10.1002/anie.201204660

    10. [10]

      (10) Yoon, S. J.; Chung, J.W.; Gierschner, J.; Kim, K. S.; Choi, M.G.; Kim, D.; Park, S. Y. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13675. doi: 10.1021/ja1044665(10) Yoon, S. J.; Chung, J.W.; Gierschner, J.; Kim, K. S.; Choi, M.G.; Kim, D.; Park, S. Y. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13675. doi: 10.1021/ja1044665

    11. [11]

      (11) Suzuki, T.; Shinkai, S.; Sada, K. Adv. Mater. 2006, 18, 1043. doi: 10.1002/adma.200502552(11) Suzuki, T.; Shinkai, S.; Sada, K. Adv. Mater. 2006, 18, 1043. doi: 10.1002/adma.200502552

    12. [12]

      (12) Takahashi, E.; Takaya, H.; Naota, T. Chem. Eur. J. 2010, 16, 4793. doi: 10.1002/chem.200903403(12) Takahashi, E.; Takaya, H.; Naota, T. Chem. Eur. J. 2010, 16, 4793. doi: 10.1002/chem.200903403

    13. [13]

      (13) Dautel, O.; Robitzer, M.; Lere-Porte, J. P.; Serein-Spirau, F.; Moreau, J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16213. doi: 10.1021/ja065434u(13) Dautel, O.; Robitzer, M.; Lere-Porte, J. P.; Serein-Spirau, F.; Moreau, J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16213. doi: 10.1021/ja065434u

    14. [14]

      (14) Anthony, S. P. ChemPlusChem 2012, 77, 518. doi: 10.1002/cplu.201200073(14) Anthony, S. P. ChemPlusChem 2012, 77, 518. doi: 10.1002/cplu.201200073

    15. [15]

      (15) Sagara, Y.; Kato, T. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 5175.doi 10.1002/ange.200800164(15) Sagara, Y.; Kato, T. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 5175.doi 10.1002/ange.200800164

    16. [16]

      (16) Yamaguchi, S.; Shirasaka, T.; Akiyama, S.; Tamao, K. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 8816. doi: 10.1021/ja026689k(16) Yamaguchi, S.; Shirasaka, T.; Akiyama, S.; Tamao, K. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 8816. doi: 10.1021/ja026689k

    17. [17]

      (17) Zhang, Z. L.; Yao, D. D.; Zhou, T. L.; Zhang, H. Y.; Wang, Y.Chem. Commun. 2011, 47, 7782. doi: 10.1039/c1cc11882j(17) Zhang, Z. L.; Yao, D. D.; Zhou, T. L.; Zhang, H. Y.; Wang, Y.Chem. Commun. 2011, 47, 7782. doi: 10.1039/c1cc11882j

    18. [18]

      (18) Mizoshita, N.; Tani, T.; Inagaki, S. Adv. Mater. 2012, 24, 3350. doi: 10.1002/adma.201201064(18) Mizoshita, N.; Tani, T.; Inagaki, S. Adv. Mater. 2012, 24, 3350. doi: 10.1002/adma.201201064

    19. [19]

      (19) Kunzelman, J.; Kinami, M.; Crenshaw, B. R.; Protasiewicz, J.D.; Weder, C. Adv. Mater. 2008, 20, 119. doi: 10.1002/adma.200701772(19) Kunzelman, J.; Kinami, M.; Crenshaw, B. R.; Protasiewicz, J.D.; Weder, C. Adv. Mater. 2008, 20, 119. doi: 10.1002/adma.200701772

    20. [20]

      (20) Sagara, Y.; Mutai, T.; Yoshikawa, I.; Araki, K. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1520. doi: 10.1021/ja0677362(20) Sagara, Y.; Mutai, T.; Yoshikawa, I.; Araki, K. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1520. doi: 10.1021/ja0677362

    21. [21]

      (21) Zhao, Y. F.; Gao, H. Z.; Fan, Y.; Zhou, T. L.; Su, Z. M.; Liu, Y.; Wang, Y. Adv. Mater. 2009, 21, 3165. doi: 10.1002/adma.200803432(21) Zhao, Y. F.; Gao, H. Z.; Fan, Y.; Zhou, T. L.; Su, Z. M.; Liu, Y.; Wang, Y. Adv. Mater. 2009, 21, 3165. doi: 10.1002/adma.200803432

    22. [22]

      (22) Pucci, A.; Ruggeri, G. J. Mater. Chem. 2011, 21, 8282. doi: 10.1039/C0JM03653F(22) Pucci, A.; Ruggeri, G. J. Mater. Chem. 2011, 21, 8282. doi: 10.1039/C0JM03653F

    23. [23]

      (23) Zhang, J. B.; Chen, J. L.; Xu, B.; Wang, L. J.; Ma, S. Q.; Dong, Y. J.; Tian, W. J. Chem. Commun. 2013, 49, 3878.(23) Zhang, J. B.; Chen, J. L.; Xu, B.; Wang, L. J.; Ma, S. Q.; Dong, Y. J.; Tian, W. J. Chem. Commun. 2013, 49, 3878.

    24. [24]

      (24) Xue, P. C.; Chen, P.; Jia, J. H.; Xu, Q. X.; Sun, J. B.; Yao, B.Q.; Zhang, Z. Q.; Lu, R. Chem. Commun. 2014, 50, 2569. doi: 10.1039/C3CC49208G(24) Xue, P. C.; Chen, P.; Jia, J. H.; Xu, Q. X.; Sun, J. B.; Yao, B.Q.; Zhang, Z. Q.; Lu, R. Chem. Commun. 2014, 50, 2569. doi: 10.1039/C3CC49208G

    25. [25]

      (25) Xue, P. C.; Lu, R.; Jia, J. H.; Takahuji, M.; Ihara, H. Chem. Eur. J. 2012, 18, 3549. doi: 10.1002/chem.201103566(25) Xue, P. C.; Lu, R.; Jia, J. H.; Takahuji, M.; Ihara, H. Chem. Eur. J. 2012, 18, 3549. doi: 10.1002/chem.201103566

    26. [26]

      (26) Dou, C. D.; Han, L.; Zhao, S. S.; Zhang, H. Y.; Wang, Y.J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 666. doi: 10.1021/jz200140c(26) Dou, C. D.; Han, L.; Zhao, S. S.; Zhang, H. Y.; Wang, Y.J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 666. doi: 10.1021/jz200140c

    27. [27]

      (27) Varghese, S.; Das, S. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 863. doi: 10.1021/jz200099p(27) Varghese, S.; Das, S. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 863. doi: 10.1021/jz200099p

    28. [28]

      (28) Zhang, Y.; Wang, K.; Zhuang, G. L.; Xie, Z. Q.; Zhang, C.; Cao, F.; Pan, G.; Chen, H. F.; Zou, B.; Ma, Y. Chem. Eur. J.2015, 21, 2474. doi: 10.1002/chem.201405348(28) Zhang, Y.; Wang, K.; Zhuang, G. L.; Xie, Z. Q.; Zhang, C.; Cao, F.; Pan, G.; Chen, H. F.; Zou, B.; Ma, Y. Chem. Eur. J.2015, 21, 2474. doi: 10.1002/chem.201405348

    29. [29]

      (29) Zhang, H. Y.; Zhang, Z. L.; Ye, K. Q.; Zhang, J. Y.; Wang, Y.Adv. Mater. 2006, 18, 2369. doi: 10.1002/adma.200600704(29) Zhang, H. Y.; Zhang, Z. L.; Ye, K. Q.; Zhang, J. Y.; Wang, Y.Adv. Mater. 2006, 18, 2369. doi: 10.1002/adma.200600704

    30. [30]

      (30) Wei, R. R.; Song, P. S.; Tong, A. J. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 3467. doi: 10.1021/jp311020w(30) Wei, R. R.; Song, P. S.; Tong, A. J. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 3467. doi: 10.1021/jp311020w

    31. [31]

      (31) Mutai, T.; Satou, H.; Araki, K. Nat. Mater. 2005, 4, 685. doi: 10.1038/nmat1454(31) Mutai, T.; Satou, H.; Araki, K. Nat. Mater. 2005, 4, 685. doi: 10.1038/nmat1454

    32. [32]

      (32) Anthony, S. P. ChemPlusChem 2012, 77, 518. doi: 10.1002/cplu.201200073(32) Anthony, S. P. ChemPlusChem 2012, 77, 518. doi: 10.1002/cplu.201200073

    33. [33]

      (33) Zhang, X. Q.; Chi, Z. G.; Xu, B. J.; Chen, C. J.; Zhou, X.; Zhang, Y.; Liu, S.W.; Xu, J. R. J. Mater. Chem. 2012, 22, 18505. doi: 10.1039/C2JM33140C(33) Zhang, X. Q.; Chi, Z. G.; Xu, B. J.; Chen, C. J.; Zhou, X.; Zhang, Y.; Liu, S.W.; Xu, J. R. J. Mater. Chem. 2012, 22, 18505. doi: 10.1039/C2JM33140C

    34. [34]

      (34) Ouyang, M.; Yu, C. H.; Zhang, Y. J.; Hu, B.; Lü , X. J.; Sun, J.W.; Zhang, C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 2944. [欧阳密, 俞春辉, 张玉建, 胡彬, 吕晓静, 孙璟玮, 张诚. 物理化学学报, 2012, 28, 2944.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201208012(34) Ouyang, M.; Yu, C. H.; Zhang, Y. J.; Hu, B.; Lü , X. J.; Sun, J.W.; Zhang, C. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 2944. [欧阳密, 俞春辉, 张玉建, 胡彬, 吕晓静, 孙璟玮, 张诚. 物理化学学报, 2012, 28, 2944.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201208012

    35. [35]

      (35) Zhang, Y. J.; Zhuang, G. L.; Ouyang, M.; Hu, B.; Song, Q. B.; Sun, J.W.; Zhang, C.; Gu, C.; Xu, Y. X.; Ma, Y. G. Dyes Pigments 2013, 98, 486. doi: 10.1016/j.dyepig.2013.03.017(35) Zhang, Y. J.; Zhuang, G. L.; Ouyang, M.; Hu, B.; Song, Q. B.; Sun, J.W.; Zhang, C.; Gu, C.; Xu, Y. X.; Ma, Y. G. Dyes Pigments 2013, 98, 486. doi: 10.1016/j.dyepig.2013.03.017

    36. [36]

      (36) Song, Q. B.; Wang, Y. S.; Zhang, Y. J.; Sun, J.W.; Zhang, C.New J. Chem. 2015, 39, 659. doi: 10.1039/C4NJ01492H(36) Song, Q. B.; Wang, Y. S.; Zhang, Y. J.; Sun, J.W.; Zhang, C.New J. Chem. 2015, 39, 659. doi: 10.1039/C4NJ01492H

    37. [37]

      (37) Li, H. Y.; Zhang, X. Q.; Chi, Z. G.; Xu, B. J.; Zhou, W.; Liu, S.W.; Zhang, Y.; Xu, J. R. Org. Lett. 2011, 13, 556. doi: 10.1021/ol102872x(37) Li, H. Y.; Zhang, X. Q.; Chi, Z. G.; Xu, B. J.; Zhou, W.; Liu, S.W.; Zhang, Y.; Xu, J. R. Org. Lett. 2011, 13, 556. doi: 10.1021/ol102872x

    38. [38]

      (38) Zhang, Y. J.; Sun, J.W.; Zhuang, G. L.; Ouyang, M.; Yu, Z.W.; Cao, F.; Pan, G. X.; Tang, P. S.; Zhang, C.; Ma, Y. G.J. Mater. Chem. C 2014, 2, 195. doi: 10.1039/C3TC31416B(38) Zhang, Y. J.; Sun, J.W.; Zhuang, G. L.; Ouyang, M.; Yu, Z.W.; Cao, F.; Pan, G. X.; Tang, P. S.; Zhang, C.; Ma, Y. G.J. Mater. Chem. C 2014, 2, 195. doi: 10.1039/C3TC31416B

    39. [39]

      (39) Bernard, V. Molecular Fluorescence: Principles and Applications; WCH:Weinheim, Germany, 2001; p 54.(39) Bernard, V. Molecular Fluorescence: Principles and Applications; WCH:Weinheim, Germany, 2001; p 54.

    40. [40]

      (40) Yamaguchi, S.; Shirasaka, T.; Akiyama, S.; Tamao, K. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 8816. doi: 10.1021/ja026689k(40) Yamaguchi, S.; Shirasaka, T.; Akiyama, S.; Tamao, K. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 8816. doi: 10.1021/ja026689k

    41. [41]

      (41) Sun, H. T.; Tian, X. H.; Yuan, Y. Z.; Sun, J. Y.; Sun, Z. R.; Zhuo, X. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 1847. [孙海涛, 田晓慧, 元以中, 孙金煜, 孙真荣, 卓小玲. 物理化学学报, 2011, 27, 1847.] doi: 10.1039/C3TC31416B(41) Sun, H. T.; Tian, X. H.; Yuan, Y. Z.; Sun, J. Y.; Sun, Z. R.; Zhuo, X. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 1847. [孙海涛, 田晓慧, 元以中, 孙金煜, 孙真荣, 卓小玲. 物理化学学报, 2011, 27, 1847.] doi: 10.1039/C3TC31416B

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  479
  • HTML全文浏览量:  53
文章相关
  • 收稿日期:  2015-10-14
  • 网络出版日期:  2015-12-03
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章