刺激响应材料是一类可对外部刺激做出响应的“智能”材料,近些年来逐渐成为研究的热点,被广泛应用于智能防伪及荧光传感等领域。然而,设计开发具有多重刺激响应性质,具有动态刺激响应以及在固/液态均具有刺激响应性质的化合物仍然是很大的挑战。本论文主要以四苯乙烯分子作为功能母体,通过合理的分子设计,开发新型刺激响应材料,对其性质和响应机制进行研究,并对材料的实际应用进行探索。论文的主要研究内容如下:1设计合成了一种对光和机械力均具有刺激响应性质的四苯乙烯基希夫碱化合物（TPENOMe）。通过溶剂挥发法,获得了化合物的两种晶体,它们表现出完全不同的光刺激响应性质。块状晶体（TPENOMe-a）的荧光非常微弱,却表现出可逆的光致变色行为,而针状晶体（TPENOMe-b）表现出很强的荧光,但是完全没有光致变色性质。研究发现两种晶体具有完全不同的晶体堆积方式,不同的晶体堆积方式所引起的不同的光失活方式是造成它们表现出完全不同性质的原因。此外,在外部机械力的刺激下,化合物的光致变色和荧光性质也会发生改变。进一步探索了它们的潜在应用,发现块状晶体TPENOMe-a可用作光控的无墨可重写纸,具有自擦除和可重复使用等优点。两者结合使用可用作潜在的数据加密材料。2通过将聚集诱导发光机制和扭曲的分子内电子转移机制引入到同一个分子中,设计合成了一种在液态和固态均具有刺激响应性质的四苯乙烯化合物（TBTNO2）。由于扭曲的分子内电荷转移和AIE两种机制的共同作用,在水的刺激下,TBTNO2在溶液中表现出有趣的“开-关-开”荧光开关性质,并伴随着显著的荧光变化。非常微量的水就可以引起TBTNO2荧光性质的显著改变,因此TBTNO2被成功地应用于荧光探针领域,可定量或定性地识别溶剂中微量的水。此外,该化合物在固体状态下还表现出可逆的机械力刺激响应荧光变化。3通过调整硝基的取代位置,设计合成了三种四苯乙烯苯并噻二唑化合物（TPEB-o-NO2、TPEB-m-NO2、TPEB-p-NO2）,研究了硝基基团的取代位置对此类化合物荧光性质的影响。研究结果表明,硝基取代位置的不同会导致化合物TPEB-o-NO2、TPEB-m-NO2、TPEB-p-NO2的分子内共轭程度发生变化,从而导致不同的光物理性质。TPEB-o-NO2、TPEB-m-NO2和TPEB-p-NO2均表现出有趣的溶剂化变色效应和有趣的“开-关-开”光开关性质。此外,TPEB-m-NO2和TPEB-p-NO2可作为有机溶剂中微量水定量检测的高灵敏度荧光探针。4设计合成了一种具有多重刺激响应和动态刺激响应性质的四苯乙烯基噻唑类化合物（TPEB-B）。在外界刺激响应下（水,酸碱和机械力）,该化合物表现出可逆的刺激响应荧光和动态的刺激响应荧光性质。当向TPEB-B的四氢呋喃溶液中注入大量的水后,随着时间的推移,溶液初始的浅蓝色荧光逐渐变为深蓝色,并且荧光强度明显增强,表现出动态的刺激响应性质。研究表明,这种动态的荧光变化是由于TPEB-B分子逐渐形成尺寸较大的聚集体所引起的。其次,由于噻唑环上氮原子的质子化作用,TPEB-B表现出可逆的酸碱刺激响应性质。除此之外,TPEB-B还具有可逆的压致变色性质。在机械力力和溶剂熏蒸的刺激下,其荧光颜色可以在蓝色和黄绿色之间可逆地转变。TPEB-B的多刺激响应行为使其可以用作潜在的防伪材料。5通过将聚集诱导发光机制和激发态分子内质子转移机制引入到同一个分子中,设计合成了一种多重动态刺激响应四苯乙烯基双希夫碱化合物TPESB,该化合物表现出水/Zn2+离子引起的吸收/荧光双通道颜色变化。首先,当将少量水加入到TPESB的四氢呋喃溶液中,无色的溶液渐渐变为黄色,溶液的红色荧光逐渐变为黄色,而且荧光强度明显增强,表现出动态的荧光变化。与TPEB-B的动态荧光变化不同的是,这种现象是由于水与TPESB发生分子间相互作用以及TPESB分子逐渐形成聚集体共同作用所引起的。利用TPESB的这种性质,通过使用TPESB作为成像层,水作为油墨,开发了一种无墨可重写纸,在防伪和信息安全方面显示出了很好的潜在应用。此外,在Zn2+离子的刺激下,TPESB溶液的颜色和荧光表现出双通道颜色变化。因此,TPESB可以作为Zn2+离子的比色/荧光双通道探针。而且,由于TPESB显示出很低细胞毒性,因此其可被应用于活细胞中Zn2+离子的成像。6合成了一种在水刺激下表现出动态刺激响应荧光性质的四苯乙烯希夫碱化合物（TPENOCN）,并探索了其在无墨书写和智能防伪等方面的应用。当向TPENOCN的四氢呋喃溶液中加入水后,溶液初始的黄色荧光逐渐变为蓝色,并且荧光强度和荧光量子产率明显增强,表现出动态刺激响应性质。研究发现,可以通过水刺激调控TPENOCN的辐射通道从低能态发射转变到高能态发射,实现了外部刺激调节化合物荧光发射从卡莎规则到反卡沙规则的转变。理论和实验研究表明,这种现象是由于TPENOCN与水之间形成分子间氢键而引起的。此外,以TPENOCN为成像层,以水为油墨,开发了一种可用于安全书写/打印,多重防伪和数据存储的可重写纸张,在数据安全及防伪领域展现出广阔的应用前景。该论文有图131幅,表14个,参考文献328篇。