Research Progress of Fluorescent Organic Salts

Abstract

Organic salt fluorescent materials have the advantages of good photothermal stability, high melting point, good water solubility, strong electrostatic interactions and good biocompatibility due to their ionic nature, showing broad application prospects in the fields of biomonitoring, anti-counterfeiting and optical materials. Based on this, many organic salt luminescent materials with excellent properties, such as nitrogen heterocyclic aromatic onium salt, hydrazone salt, quaternary ammonium salt and quaternary phosphonium salt, have been developed. In this review, the molecular design, luminescence principle and recent progress of organic salt fluorescent materials are classified and summarized, and the development in this field is prospected. Keywords organic salt; fluorescent materials; progress 有机发光材料由于其发光强度高、效率高、响应速 度快和加工性能好等诸多优点 [1] , 被广泛应用于光电转 化材料 [2] 及器件 [3] 、刺激特异性响应与可逆性传感的智 能材料、生物成像 [4] 等领域. 有机发光材料通常含有共 轭杂环作为发色团 [5] , 通过分子设计, 引入各种不饱和 基团可调控其共轭程度, 从而得到特定的光电性质和功 能. 然而大多数有机发光材料因其较大的共轭结构和复 杂的合成步骤 [6] , 导致化合物合成路径困难, 产率低以 及水溶性差等, 从而限制了有机发光材料的大规模生产 和在生物领域、水环境中的应用. 为解决这一问题, 科 研工作者们做出了许多努力, 发现在有机分子中引入离 子基团形成荧光有机盐, 能够显著改变体系的熔点、颜 色、粘度和两亲性等物理化学性质 [7][8] .常见有机盐通常具有水溶性好、 不易挥发、 熔点高、 光热稳定性高 [9] 、毒性低、易与动植物细胞结合和结构 易于调控等优点 [10] . 通常有机盐并不发光, 将发光材料 与有机盐结合, 兼具发光性能和有机盐的生物相容性等 优点, 以此获得性能优良的有机盐发光材料. 在有机小 分子或聚合物中引入亲水性基团(如咪唑、吡啶、季铵 盐等), 产生带电荷的有机分子, 分子极性的增加能够 显著提高有机分子的水溶性 [11] . 阳离子荧光材料可通过 静电相互作用, 增强荧光材料的亲水性和亲脂性, 与脱 氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)等带负电荷的生物 大分子结合, 应用于生物检测领域 [12] . 有机盐荧光材料 中的离子部分有较大的偶极矩, 在外加电场下离子可以 发生迁移, 使得分子内电荷转移能力增强, 另外离子的 静电作用使分子聚集能力增强, 因此, 有机盐荧光材料 成为构建传感器 [13] 和光电子器件 [14] 等先进材料的理想 分子. 虽然荧光有机盐材料仍然存在量子产率低、构效 关系不明确等缺点, 但有机盐分子具有多功能性, 通过 改变阳离子上的烷基链长度 [15] 、pH [16] 、阴离子 [17] 、取 代基、空间效应等影响因素, 能够很方便地调控有机盐 有机化学 综述与进展 4148 http://sioc-journal.cn/