酯基修饰的磷光铱配合物的设计、合成及光学性质研究文献综述
2020-04-28 20:28:21
文献综述 1. 研究背景和意义 重金属配合物由于自旋轨道耦合效应可以提高单线态到三线态的系间穿越的效率,从而获得高效的磷光。
铱配合物的d轨道分裂较大,强烈的自旋轨道耦合作用使之激发态不仅局限于金属到配体的电荷转移(MLCT)还包括配体到配体的电荷转移(LLCT)以及配体内的电荷转移(ILCT)等,因此铱配合物的磷光发射波长以及强度容易受到配体结构和环境的影响;同时铱配合物还具有一系列优良的光物理性能,如长的发射寿命、容易调节的发射波长、大的Stokes位移、丰富的激发态性质、较短的三线态寿命、较高的发光效率等,使得金属铱配合物成为最好的磷光发光材料之一。
通过改变配体,可调节发射光谱,实现红移或蓝移[1] ,磷光过渡金属配合物凭借其优良的光物理性能和广阔的应用前景引起了学术界的广泛研究兴趣。
磷光双环金属化铱(III)乙二胺配合物[Ir(N ^ C)2(en)] (其中N ^ C =环金属化配体)是研究最广泛的系统,它们已被各种反应性官能团和生物相关部分修饰,以用作细胞器特异性成像试剂和不同物种细胞内的分子探针;与乙二胺配体类似,二胺也可以与铱(III)中心配位,得到稳健的环金属化物[Ir(N ^ C)2(en)] ,其在激发时显示出强磷光;例如,最近报道了一系列高度发射的环金属化铱(III)乙二胺(en)配合物[Ir(N ^ C)2(en)] 和他们的多胺对应物[{Ir(N ^ C)2}n(bPEI)] n (其中bPEI=支链聚(乙烯亚胺)),认为en配合物允许更高的发射能量调节控制,因为发色团主要位于[Ir(N ^ C)2]部分中,它们的发射态性质是(3IL)(π→π*)(N ^ C)对金属 - 配体(3MLCT)(dπ(Ir)→π*(N ^ C))三重态配体内的电荷转移。
目前,已有人探索了新型磷光双环金属铱(III)en配合物与极性官能化酯或羧酸酯基团[Ir(N ^ C)2(en)] n(X)(n = 1,X = Cl-,HN ^ C = 4-(2-吡啶基)苯甲酸甲酯Hppy-COOMe(1a),2-苯基-4-喹啉羧酸甲酯Hpq-COOMe(2a);n = -1,X = Li ,HN ^ C = 4-(2-吡啶基)苯甲酸盐Hppy-COO-(1b),2-苯基-4-喹啉羧酸盐Hpq-COO-(2b))的合成(图1),表征和光物理性质及pH变化对羧酸盐配合物1b和2b的吸收和发射性质的影响,根据这种在金属铱配合物的不同配体上引入不同的酯基团导致铱配合物的电子结构和光物理性质的改变的这种现象,我们可以研究同一种官能团位于铱配合物的不同配体上时的性能的改变[2] 。
图1 铱配合物的结构 所以我们以金属铱作为铱配合物的中心,在不同的配体上引入酯基用来调控铱配合物的发射波长以及强度设计合成新型铱配合物。
在对目标产物的结构进行表征的基础上,对其发光性质进行研究,从而探索铱配合物的不同配体上引入酯基对其电子结构和光物理性质的影响。
2. 磷光铱配合物研究进展 磷光过渡金属铱(Ir)配合物和其它的重金属配合物相比具有其独特的发光性质[3],如磷光发射寿命较短,发光效率更高等,在电致发光领域里一直是科研工作者的研究热点[4],并越来越引起人们的关注。
然而磷光铱配合物最吸引人的特性是其发光颜色容易调节,通过对配体的化学修饰(如引入吸电子或者供电子基团)或者选用不同的配体可以实现铱配合物发光颜色在整个可见光区域的调节[5],因此铱配合物被广泛应用于有机发光二极管(OLEDs)[6,7]、传感、生物标记[8]、有机电化学池(LECs)[9]、光催化、电致发光材料、非线性光学以及敏化太阳能电池等研究领域[10]。
Lawrence Cho-Cheung Lee等设计了三种含硝酮部分的环金属化铱- ( III )多吡啶配合物[ir(n^c)2(bpy -硝酮) ] ( pf6 ) ( hn^c = hppy ( 1 )、hpq ( 2 )、hpqe ( 3 );图2 ),在光激发后,配合物显示出极弱的黄色至红色发射光,配合物1和3显示宽的发射带,典型的(3MLCT)(dπ(Ir)→π*(N ^ N / N ^ C))发射,相比之下,配合物2显示出结构化的带,并且发射具有更长的寿命和更少的溶剂依赖性,表明(3IL)(π→π*)(N ^ C)(pq)状态发射[11]。