含有咪唑类配体的Ir(Ⅲ)、Pt(Ⅱ)化合物的合成及其发光行为的调控

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发光的环金属Ir(Ⅲ)和Pt(Ⅱ)配合物在化学传感器,OLEDs,细胞成像,信息存储和安全保护等方面有潜在应用,因此这类化合物一直受到人们广泛地关注。为了调控Ir(Ⅲ)和Pt(Ⅱ)配合物的发光行为,人们通常利用两种主要的手段,包括使用不同的有机基团修饰化合物的分子结构,以及用外部刺激(例如光照、研磨、阴离子交换、加热或pH调控等)改变化合物的结构。基于这两种手段,本论文设计合成了含有二噻吩乙烯配体的Ir(Ⅲ)、Pt(Ⅱ)配合物,以及含有喹啉苯并咪唑配体的环金属Ir(Ⅲ)化合物,研究了化合物的结构以及发光行为。具体研究内容主要包括以下三个部分:  1、基于dfppyH与二噻吩乙烯BrLH,我们合成了配合物[Ir(dfppy)2(BrL)]·3CH3OH(1)和[Pt(dfppy)(BrL)]·CH3OH (2)。化合物2在CH2Cl2中表现出光致变色行为,在380 nm光照射下,溶液颜色由接近无色转变为亮绿色。化合物2的光致变色行为导致它的磷光发射强度减弱。化合物1没有表现出光致变色行为,归因于紫外光激发能转移到{Ir(dfppy)2}+单元,以及没有充足的空间使BrL-配体发生光环化反应。在室温下,化合物1和2在CH2Cl2中均发出磷光,化合物1表现出强的主要具有3MLCT特征的495和513 nm发射峰,化合物2表现出相对弱的主要具有3LC特征的508 nm发射峰。此外,固态的化合物1表现出524 nm的光发射,固态的2几乎不发光,是因为分子聚集导致光发射淬灭。显然,化合物1和2具有明显不同的晶体结构,光致变色行为和发光行为。这表明金属中心的改变是修饰金属二噻吩乙烯配合物的光致变色、发光行为的一种有效方法。  2、我们报道了含有取代基-C(CH3)3和(或)-CH3的二噻吩乙烯配体tBuLH和tBuLMeH,以及它们的配合物[Ir(dfppy)2(tBuL)]·2CH3OH (3)和Ir(dfppy)2(tBuLMe)](4)。化合物tBuLH和tBuLMeH在二氯甲烷溶液中均表现出光致变色行为,分别在326 nm与321 nm的紫外光照射下,它们的二氯甲烷溶液颜色由无色变为微黄棕色。化合物3和4没有表现出光致变色行为,表明tBuL-/tBuLMe-配体与{Ir(dfppy)2}+单元的配位抑制了光环化反应的发生,主要由于紫外光激发能转移到了{Ir(dfppy)2}+单元上,以及空间位阻阻碍了tBuL-/tBuLMe-配体光环化反应的发生。化合物3 (514 nm)和4(507 nm)的磷光发射均表现出3MLCT和3LC混合的特征。在77 K测定的发光光谱表明,与不含-C(CH3)3和-CH3取代基的类似化合物[Ir(dfppy)2(L1)]· 2CH3OH相比,化合物3和4的发光具有相对较少的3MLCT特征。我们的实验结果表明,化合物3和4中的取代基-C(CH3)3和(或)-CH3可以明显地调控化合物的发光行为。  3、利用dfppyH和喹啉苯并咪唑基N^N配体qbiH,qbim和qbio,我们合成了四个新的环金属Ir(Ⅲ)化合物[Ir(dfppy)2(qbiH)](PF6) (5),[Ir(d fppy)2(qbim)](PF6)·H2O(6),[Ir(dfppy)2(qbio)] (PF6) (7)和[Ir(d fppy)2(qbi)] (8)。在化合物5-7的晶体结构中,每一个{Ir(dfppy)2}+单元分别与中性的qbiH,qbim和qbio配体配位,形成阳离子型化合物。在化合物8中,一个{Ir(dfppy)2}+单元与一个qbi-阴离子配位,得到中性化合物。在CH2Cl2溶液中,化合物5表现出558 nm和585 nm的磷光发射,化合物6和7表现出相同的磷光发射,发射峰在在572 nm和600 nm。与化合物5相比,化合物6和7引入冷给电子基团CH3/n-C8H17,导致他们的发射光波长红移(△λ约15nm)。此外,化合物6和7的相同光发射波长表明,CH3/n-C8H17基团的碳原子个数对化合物的发射波长几乎没有影响。与5相比,化合物8在546 nm处表现出相对弱的光发射。有趣的是,我们可以通过交替地加入NEt3与TFA来调控化合物5和8的发光行为在558 nm处的强发光状态和在546 nm处的弱发光状态之间可逆地转换。实验结果表明,我们可以通过改变咪唑单元上的取代基或改变咪唑单元的质子化与去质子化状态调控化合物5-8的结构和发光行为。
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