雙(五苯荑)蒽位置異構物之力致與薰致螢光變色與力致螢光記憶效應之研究

Studies on the Mechano- and Vapo-chromism and Mechanofluoromemory of Positional Isomers of Di-pentiptycenyl Anthracenes

黃亦萱(Yi-Hsuan Huang)

指導教授 ： 楊吉水

國立臺灣大學/理學院/化學研究所/碩士(2017年)

https://doi.org/10.6342/NTU201704081

摘要

一直以來，有機化學家們對於如何操控螢光團的螢光顏色有極大的興趣。在先前的研究中，我們把立障較大的五苯荑骨架接上發光團蒽設計出9,10-dipentiptycenylanthracene (9,10-P2A)時，可以利用機械外力來改變該化合物固態螢光顏色，我們認為那是出於立障較大的取代基會使得分子會有多種堆疊方式之結構，彼此可以透過摩擦或輾壓的方式來進行轉換。而在我們先前的研究中發現，當我們將我們立障很大的五苯荑基接上蒽的兩邊，這個分子會同時具有力致螢光變色(mechanofluorochromism, MFC)、薰致螢光變色(vapofluorochromism, VFC)和力致螢光記憶(mechanofluoromemory, MFM)。薰致螢光變色乃是螢光團會與氣體分子作用而產生不同的螢光顏色；而力致螢光記憶則是螢光團在受到機械外力後除了改變成特定螢光顏色，對氣體分子的靈敏度也同時發生改變，具有較弱的薰致螢光變色效應，此時在磨過的區域，不論再遇到任何氣體，都不會改變其螢光顏色，就如同”記憶”住施以外力前那刻的螢光顏色，故稱之為力致螢光記憶。
由於這是首次發現 MFM 的性質，且 9,10-P2A 是首個在固態利用激發複合體(exciplex)來感應不同揮發性有機物(volatile organic compounds)的螢光有機物。為了更深入探討這些現象背後的機制，以及五苯荑基與蒽各自扮演的角色，我們將五苯荑基接在蒽的不同取代位置上，根據對稱性合成，設計了一系列雙五苯荑基取代蒽的化合物1,4-, 1,5-, 1,8-, 2,6-dipentiptcenylanthracene、以及單邊取代的9-pentiptycenylanthracene，並測量其MFC、VFC、MFM 的效應，最後發現五苯荑基的重點是在其3D 立體的結構提供很許多不同種分子間作用力的可能性，這些作用力雖然單獨來看十分微弱，但在整體加成的效果之下，會讓分子間堆積各種可能的能量下降，導致 MFC、VFC 的可能性。

關鍵字

五苯荑 ； 力致變色 ； 薰致變色

並列摘要

Recently, we found that when a common planar chromophore like anthracene is substituted with the pentiptycenyl groups the resulting compound has the mechanofluorochromic (MFC), vapofluorochromic (VFC) and mechanofluorochromy (MFM) properties.
We believe that the bulky pentitpycene groups prevent strong intermolecular interactions, which tend to make the system polymorphic and switchable by external mechano-stimuli.
To further understand the mechanism of this system, we have investigated its position isomers, including 1,4-, 1,5-, 1,8- and 2,6- dipentiptcenylanthracene.
The fluorescence spectra and time-dependent emission intensity were measured to compare their MFC and VFC properties by powder X-ray diffraction, scanning electron
microscopy, transmission electron microscopy.

並列關鍵字

pentiptycene ； mechanochromism ； vapochromism

參考文獻

2. Turro, N. J., Modern Molecular Phtochemistry of Organic Molecules. Maple-Vail Book Manufacturing Group: University Science Books, 1976.

3. Man Him, H.; Ware, W. R., Exciplex photophysics. V. The kinetics of fluorescence quenching of anthracene by N,N-dimethylaniline in cyclohexane. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98 (16), 4718-4727.

4. L. Meinershagen, J. a. T. B., Optical Sensing in Nanopores. Encapsulation of the Solvatochromic Dye Nile Red in Zeolites. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 448-449.

5. Lee, C.-S.; Zhuang, R. R.; Sabiah, S.; Wang, J.-C.; Hwang, W.-S.; Lin, I. J. B., Size-Selective Vapochromic Platinum(II) Complex with a Sterically Demanding

6. Esser, B.; Swager, T. M., Detection of ethylene gas by fluorescence turn-on of a conjugated polymer. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2010, 49 (47), 8872-8875.