二苯乙烯

二苯乙烯（Stilbene）
是一类由两个苯环通过乙烯基（-CH=CH-）连接而成的有机化合物，化学式为C₁₄H₁₂，存在顺式（cis）与反式（trans）两种几何异构体。其衍生物在荧光材料、药物合成及光化学领域具有重要应用。

结构与性质

1. 异构体特性

• 反式二苯乙烯（trans-Stilbene）

  • 结构：苯环位于双键两侧（反式构型），分子呈线性对称。

  • 性质：热力学稳定态，熔点124℃，紫外吸收峰（λₐᵦₛ）约295 nm，可发蓝色荧光。

• 顺式二苯乙烯（cis-Stilbene）

  • 结构：苯环位于双键同侧（顺式构型），分子呈V形。

  • 性质：动力学控制产物，熔点5℃，易通过光照或加热转化为反式（光/热异构化）。

2. 物理化学特性

• 溶解性：难溶于水，易溶于有机溶剂（如乙醇、甲苯）。

• 光学活性：反式异构体具有平面共轭结构，荧光量子产率高（约0.05-0.2）。

• 反应性：

  • 双键加成：与卤素（Br₂）发生亲电加成生成二溴化物。

  • 氧化反应：被KMnO₄氧化生成苯甲酸。

合成方法

1. Wittig反应

   • 反应式：苯甲醛 + 苄基三苯基膦 → 二苯乙烯 + 三苯基氧膦。

   • 特点：高效构建碳碳双键，立体选择性可控（反式为主）。

2. Perkin反应

   • 反应式：苯乙酸酐在碱性条件下缩合生成二苯乙烯衍生物。

   • 应用：合成取代二苯乙烯（如对硝基二苯乙烯）。

3. Heck偶联

   • 钯催化：苯乙烯与芳基卤化物偶联，适用于复杂取代基引入。

核心应用

1. 荧光材料

• 荧光增白剂：

  • 4,4'-二氨基二苯乙烯二磺酸（DSD酸）：用于纸张、纺织品增白（吸收紫外光，发射蓝光）。

• 有机发光二极管（OLED）：

  • 二苯乙烯基荧光团：作为发光层材料（如TPD、Alq₃中的结构单元）。

2. 光化学研究

• 光异构化模型：

  • 紫外光（~300 nm）诱导反式→顺式转变，用于研究光响应分子开关。

• 光敏剂：

  • 在光聚合反应中传递能量，引发单体交联（如紫外固化涂料）。

3. 药物与生物活性

• 白藜芦醇（Resveratrol）：

  • 天然二苯乙烯衍生物（3,5,4'-三羟基二苯乙烯），存在于葡萄皮中，具有抗氧化、抗炎作用。

• 合成类似物：

  • Combretastatin A-4：抗肿瘤药物，通过抑制微管聚合阻断癌细胞分裂。

衍生物与功能拓展

光异构化机制

1. 激发态过程

   • 紫外光激发反式二苯乙烯至单重激发态（S₁），经系间窜跃至三重态（T₁）。

2. 顺式异构体生成

   • 三重态下双键旋转，形成顺式构型，随后弛豫至基态。

3. 逆向转化

   • 加热或可见光（~450 nm）照射促使顺式→反式恢复。

安全与储存

• 毒性：低毒，但长期接触可能刺激皮肤/呼吸道（实验时需戴手套、护目镜）。

• 稳定性：避光保存（尤其液态顺式异构体易聚合），储存在阴凉干燥处。

总结

二苯乙烯作为经典的共轭芳香烯烃，其独特的结构、光响应性及衍生功能使其在材料科学、光化学与药物研发中占据重要地位。反式异构体的高荧光效率支撑了其在光电材料的应用，而顺式异构体的动态可逆性则为分子机器设计提供了基础。未来，通过精准分子工程（如引入推/拉电子基团），二苯乙烯衍生物有望在柔性电子与靶向治疗中展现更大潜力。