具有孤立与扩展共轭体系的环状芳香三酰胺荧光及手性光学特性研究

本研究针对圆偏振发光(CPL)活性材料分子设计难题，通过合成含苯乙炔/萘乙炔单元的环状/非环状芳香三酰胺，系统探究共轭体系数量对荧光量子产率(Φ=0.80/0.34)、双荧光发射(545 nm)及CPL性能(glum=4.0×10?3)的影响，为开发高效CPL材料提供设计范式。

　　

在光学材料领域，圆偏振发光（Circularly Polarized Luminescence, CPL）材料因其在3D显示、信息加密等领域的应用潜力备受关注。然而，如何通过分子设计获得高效稳定的CPL活性材料仍存在重大挑战。当前多数CPL材料存在发光效率低、各向异性因子（g_lum）小等瓶颈问题，特别是缺乏系统的结构-性能关系研究。

Koji Takagi等研究者针对这一科学问题，设计合成了一系列具有不同共轭体系的环状芳香三酰胺分子。通过对比苯乙炔和萘乙炔单元构建的孤立/扩展共轭系统，首次发现环状结构能诱导双荧光发射（381 nm和545 nm），且545 nm长波长发射强度与共轭系统数量呈正相关。更关键的是，当引入三个π-共轭体系时，材料表现出显著的CPL活性（g_lum=4.0×10^?3）。该研究发表在《European Journal of Organic Chemistry》上，为CPL材料开发提供了明确的分子设计准则。

研究采用手性高效液相色谱分离技术获得光学纯对映体，结合稳态/瞬态荧光光谱、圆二色光谱（CD）和CPL光谱进行系统表征。通过对比环状/非环状结构的荧光量子产率（Φ）和寿命差异，阐明分子刚性对发光性能的影响机制。

荧光特性研究

含苯乙炔单元的环状三酰胺在25°C下显示双荧光发射，其中545 nm发射峰强度随共轭系统增加而增强。非环状类似物仅显示381 nm单峰发射，证明环状结构对激发态调控的关键作用。

手性光学性能

所有环状化合物的对映体均显示CD活性，但仅三共轭体系化合物具有CPL响应。拓展至萘乙炔单元后，CPL各向异性因子显著提升，B_CPL值达30 M^?1cm^?1，且荧光量子产率提高至0.80。

结论与意义

该研究首次证实环状芳香三酰胺中π-共轭体系数量与CPL活性的定量关系，提出"增加共轭单元→增强分子刚性→提高发光效率"的设计策略。萘乙炔衍生物展现的sky-blue发射（Φ=0.80）和优异CPL性能，为下一代光学材料开发提供了新思路。特别是B_CPL值的突破性进展，对推动CPL材料实际应用具有重要指导价值。