手性作为自然界的一种固有属性,在生物医学、物理化学、材料科学等领域有着广泛的应用[[1], [2], [3], [4], [5], [6]]。同时,手性分子在诱导材料的介电、压电和铁电等物理性质方面具有显著优势[[7], [8], [9], [10], [11]]。近年来,主要由杂化卤化物金属和无机化合物组成的非线性光学材料已经被合成并报道[[12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22]]。然而,大量的有毒金属离子对人类赖以生存的环境和人类本身构成了巨大威胁。因此,基于无金属材料的光学活性材料的制备已成为当前研究的热点。
基于手性诱导策略,许多具有优异性能的材料已经成功合成并得到报道[[23], [24], [25], [26], [27], [28]]。例如,Xiong及其团队报道了一对含有手性杂原子硫的手性有机铁电晶体Rs-tert-丁磺酰胺(Rs-tBuSA)和Ss-tert-丁磺酰胺(Ss-tBuSA),这是继100多年前发现手性罗谢尔盐之后又一对手手性铁电晶体[[29]]。此外,Zhang的研究小组对硫酸甘油三酯(TGS)中的铁电性和光学活性进行了详细研究[[30]]。基于上述研究,我们发现大多数关于手性化合物的研究都集中在手性有机阳离子上,而忽略了手性阴离子对结构的影响。
受上述研究的启发,我们使用手性苹果酸(D-(+)-苹果酸和L-(-)-苹果酸)作为阴离子,以及共轭苯并咪唑作为阳离子,合成了一对手性多功能光学化合物。这两种化合物在光致发光和非线性光学方面表现出了良好的性能。同时,我们通过理论计算(如前线分子轨道(FMO)、分子结构和电子性质)深入研究了这对对映体在光致发光、非线性光学和手性光学活性方面的异同。总之,这项工作为理解对映体之间的光学活性奠定了基础。
图1