基于平面手性[2.2]对环芳烃的光学活性三角形大环化合物的设计与圆偏振发光性能研究

研究人员针对手性发光材料的结构设计与性能优化问题，通过合成含伪邻位[2.2]对环芳烃骨架的光学活性大环化合物，构建了具有单π共轭体系的三角形螺旋结构。该材料展现出高摩尔吸光系数、优异的光致发光量子效率及显著的圆偏振发光(CPL)信号，其高各向异性因子和CPL亮度为手性光电材料开发提供了新思路。

　　

在光电材料领域，手性有机分子的圆偏振发光(CPL)性能调控是近年研究热点。传统CPL材料普遍存在发光效率低、各向异性因子(g_lum)小等问题，而具有刚性结构的平面手性分子为解决这一难题提供了新思路。[2.2]对环芳烃(paracyclophane)因其独特的空间位阻和电子耦合特性，成为构建手性功能材料的理想骨架。然而，如何通过精确分子设计实现高效CPL发射仍是重大挑战。

针对这一科学问题，研究人员在《Asian Journal of Organic Chemistry》发表论文，报道了一种基于伪邻位(pseudo-ortho)连接[2.2]对环芳烃的光学活性三角形大环化合物。该团队通过将苯撑-乙炔撑(PPE)型π共轭系统折叠成单螺旋结构，成功实现了分子层面的手性放大效应。实验表明，这种独特结构不仅赋予材料高达10⁵量级的摩尔吸光系数，其光致发光量子产率(PLQY)更突破50%，远超同类材料。更引人注目的是，该化合物表现出强烈的CPL信号，g_lum值达到10^-3量级，结合理论模拟揭示了其构效关系。

关键技术包括：1）立体选择性合成伪邻位[2.2]对环芳烃骨架；2）Sonogashira偶联构建π共轭大环；3）圆二色光谱(CD)和CPL光谱表征；4）TD-DFT理论计算模拟电子跃迁过程。

分子设计与合成
通过多步有机合成构建了含两个[2.2]对环芳烃单元的三角形大环，X射线衍射证实其螺旋构象。分子动力学模拟显示，刚性骨架有效抑制了非辐射跃迁。

光物理性质
紫外-可见光谱显示300-450 nm宽吸收带，归属为π-π*跃迁。稳态荧光光谱表明发射峰位于蓝绿光区(480 nm)，半峰宽仅50 nm，反映共轭体系高度均一。

手性光学性能
CD光谱在吸收带对应位置出现Cotton效应，CPL信号与荧光发射谱完美重叠。通过对比实验与计算结果，证实手性源于大环的整体螺旋扭曲而非局部构型。

该研究创新性地将平面手性与扩展π共轭相结合，为解决CPL材料"效率-不对称性"权衡难题提供了范例。所开发的大环化合物兼具高发光量子产率和大g_lum值，其"分子三角形"设计策略为发展新型手性光电材料开辟了道路。理论模拟与实验的相互验证，也为理解复杂手性体系的光物理过程建立了方法论框架。这些发现对有机发光二极管(OLED)、量子计算和生物传感等领域具有重要启示意义。