色烯基BioAIEgen：水相合成，位置异构依赖荧光和特异性靶向内质网成像 | NSR

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2023-10-28 01:10

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利用水相反应构建含天然色烯骨架的BioAIEgen，并阐明了其位置异构和多晶型依赖荧光特性与分子结构和聚集结构之间的构效关系。此外，天然骨架优异的生物相容性使其实现特异性靶向内质网成像。《国家科学评论》近期发文报道了该成果。

近日，《国家科学评论》在线发表了南京林业大学蔡旭敏副教授、黄申林教授与香港中文大学（深圳）赵征教授、唐本忠院士团队的合作成果。研究团队利用水相反应构建含天然色烯骨架的BioAIEgen，并阐明了其光物理性能与分子结构和聚集结构之间的构效关系，还实现了特异性靶向内质网成像。

研究人员利用水相胶束体系成功合成天然色烯衍生物，这些色烯衍生物都具有AIE特性。在分子水平时，6号位比7号位取代产物具有更强的红移发射，密度泛函理论（DFT）计算表示相较于7号位，6-取代产物具有更强的电荷转移（CT）效应和更小的能隙，因此具有更红移的发射。TDDFT方法表明6-取代产物激发态下类似醌的结构可以限制其分子运动，而7-取代产物在激发态下类似半醌的结构使其具有更活跃的分子运动，导致其发射相对较弱。

在固态时，6-比7-取代产物同样具有更强的红移发射，表明在分子水平上通过位置异构的设计可有效地调节聚集态性质。然而，相较于分子水平，固态6-和7-取代产物分别表现出蓝移发射，这表明聚集结构在其光物理性质中起着重要作用。此外，CATB-6-OMe与CATB-6-Me表现出明显的力致变色性能，晶体经研磨后发射变弱且红移，这与结晶诱导发光（CIE）效应密切相关。研磨后，晶体被破坏在表面形成非晶态，分子间相互作用被破坏，导致更活跃的分子内运动。晶体通过Frank-Condon跃迁至具有较小的能隙和更强的非辐射跃迁的激发态，导致红移和减弱发射。

CATB-6-OMe的两种单晶结构（C_b和C_g）分析表明，天蓝色荧光晶体（C_b）显示一个螺旋桨构象，这种扭曲构象和C-H···p、C-H···O等相互作用力使晶体具有较强的刚性，限制了它们在激发态的分子运动，从而具有21.72%较高的量子产率。有趣的是，当Bn基团旋转到Ts基团时，获得了扭转角发生巨大变化的绿色荧光晶体（C_g），从而提供具有明显的空间取向的另一种构象。这种独特的构象导致了较少的分子间C-H···p和C-H···O相互作用，导致了较强的分子运动和较低的量子产率（1.71%）。