基于烟腈结构的易修饰供体-受体发色团构建模块的合成与性能研究

本研究针对有机光电材料中供体-受体（D-A）发色团结构可调性不足的问题，开发了两种含2-氨基-4-芳基/4-氨基-2-芳基吡啶-3,5-二腈结构的烟腈异构体构建模块。通过C6位N-/O-/C-亲核取代修饰，系统研究了溶剂极性对2-芳基衍生物发光特性的显著影响及酸度对4-芳基衍生物的主导作用，发现6-氨基-2-(二氰亚甲基)-4-(4-二甲氨基苯基)吡啶二腈对Ag+ 具有特异性荧光增强效应，为新型传感器设计提供了分子基础。

　　

在有机光电子器件快速发展的今天，供体-受体（Donor-Acceptor, D-A）型发色团的设计成为提升材料性能的核心挑战。这类分子通过精确调控电子给体与受体的空间排布，可实现光吸收、电荷分离和发光特性的定向优化，广泛应用于有机太阳能电池、发光二极管（LED）和化学传感器等领域。然而，传统发色团存在结构修饰困难、溶剂响应机制不明确等问题，特别是对重金属离子的特异性识别能力不足，制约了其在环境监测和生物检测中的应用。

针对这一科学瓶颈，来自国内研究机构的Ivan Bardasov团队在《Dyes and Pigments》发表了创新性研究成果。他们以烟腈为母核，设计出两类具有"分子乐高"特性的异构体构建模块——2-氨基-4-芳基吡啶-3,5-二腈和4-氨基-2-芳基吡啶-3,5-二腈。这些模块在C6位保留可修饰的氯原子，如同化学反应的"万能接口"，能便捷地与N-、O-或C-亲核试剂发生取代反应，为快速构建结构多样的D-A发色团提供了新策略。

研究采用核磁共振（NMR）和元素分析进行结构确证，通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱系统考察溶剂效应。关键发现显示：2-芳基衍生物的发射波长随溶剂极性增加显著红移，呈现典型的溶剂化显色效应；而4-芳基类似物则对介质酸度更为敏感。特别值得注意的是，6-氨基-2-(二氰亚甲基)-4-(4-二甲氨基苯基)-1,2-二氢吡啶-3,5-二腈在水溶液中与Ag⁺
结合后荧光强度激增，展现出优异的金属离子识别能力。

材料与仪器方法
采用薄层色谱（TLC）监测反应进程，元素分析仪确定化合物纯度，熔点仪测定物理性质。核磁共振谱由Bruker DRX-500/400谱仪采集，以DMSO-d
₆
为溶剂，TMS作内标。光学性质测试通过紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计完成。

合成与结构确定
通过芳基取代四氰基丙烯酸盐1
的杂环化反应制备关键中间体4ArPyCl
和2ArPyCl
。基于Wideqvist反应获得的1,1,2,2-四氰基环丙烷经碱催化开环，构建了含易离去氯原子的吡啶骨架，为后续衍生化奠定基础。

结论与意义
该研究不仅建立了模块化合成D-A发色团的新方法，更揭示了分子结构-溶剂环境-光学性能的构效关系。2-芳基衍生物作为环境极性探针、4-芳基衍生物作为pH传感器的潜力，以及其对Ag⁺
的特异性响应，为开发多功能光学材料提供了新思路。这种"即插即用"的分子设计理念，将显著加速新型光电材料的探索进程，在环境监测、生物成像等领域具有重要应用前景。