介绍
5-氨基间苯二甲酸二甲酯（Dimethyl5-aminoisophthalate，简称DM5AIP）分子结构中苯环上的氨基与两个酯基形成了独特的电子供体-受体体系，具有显著的聚集诱导发射增强（AIEE）特性。DM5AIP的两种晶型在荧光颜色上存在显著差异。
图一 5-氨基间苯二甲酸二甲酯
多晶型结构与荧光特性
多晶型是指同一物质存在两种或两种以上不同晶体结构的现象，其对药物的溶解度、生物利用度和稳定性具有决定性影响。5-氨基间苯二甲酸二甲酯存在两种热力学性质不同的晶型：formI和formII，二者在晶体结构和光学性质上表现出显著差异。
单晶X射线衍射（SCXRD）分析表明，两种晶型均属于单斜晶系，但空间群不同：formI为P2₁/c空间群，不对称单元包含4个分子；formII为Pn空间群，不对称单元包含2个分子。分子堆积方式的差异是导致二者荧光特性不同的根本原因：
formI：分子通过C–H⋯π和C=O⋯H–N氢键形成平面层状结构，层间通过O⋯H氢键连接。分子采用交错堆积方式，不存在分子间π–π相互作用，在365nm紫外光照射下呈现紫色荧光，最大发射波长为409nm。
formII：分子通过O⋯H–C氢键和π–π相互作用形成层状结构，层间通过多种弱相互作用连接。分子采用面对面的平行堆积方式（即H-聚集体），存在明显的π–π相互作用，在紫外光照射下呈现青色荧光，最大发射波长为490nm，较formI红移了80nm，且半峰宽显著变宽。
此外，两种晶型的形貌也存在差异：formI多为条状或片状晶体，formII则常见三角形片状晶体。
图二 荧光特性
基于AIEE机制的蒸发结晶过程实时可视化
溶液浓度对荧光的影响
浓度升高导致分子聚集增强，AIEE效应会使荧光增强；但同时，高浓度下溶液对入射光的吸收增强，内部过滤效应占据主导，最终导致整体荧光强度下降。乙腈溶液中随着浓度升高，最大发射峰逐渐红移，表明分子间π–π相互作用增强，5-氨基间苯二甲酸二甲酯分子倾向于通过面对面的π–π堆积形成H-聚集体。当溶液过饱和度达到1.5时，蒸发结晶得到的是青色荧光的formII晶体。甲醇溶液中随着浓度升高，荧光峰的位移没有明显规律，这是由于甲醇分子既是氢键供体又是氢键受体，能与DM5AIP形成强的溶质-溶剂相互作用，抑制了分子间π–π堆积。当溶液饱和度为0.5时，蒸发结晶得到的是紫色荧光的formI晶体。
蒸发结晶过程的原位荧光监测
利用上述浓度与荧光的对应关系对5-氨基间苯二甲酸二甲酯蒸发结晶过程的实时原位监测。在乙腈液滴的蒸发过程中，初始阶段溶液呈现弱紫色荧光，随着溶剂蒸发，浓度逐渐升高，荧光强度先略有下降；当蒸发进行到约15s时，液滴中出现青色荧光斑点，标志着formII晶核的形成；随后荧光强度逐渐增强，直至溶剂完全蒸发，得到大量青色的formII晶体。
5-氨基间苯二甲酸二甲酯在甲醇液滴的蒸发过程中，初始阶段溶液呈现明亮的蓝色荧光，随着浓度升高，荧光强度逐渐下降；当蒸发进行到约7s时，液滴中出现紫色荧光斑点，标志着formI晶核的形成；随后更多紫色晶核出现并生长，最终得到紫色的formI晶体。在乙腈溶液蒸发过程中，位于538nm的肩峰逐渐向500nm移动并增强，这与formII的最大发射波长一致；而在甲醇溶液蒸发过程中，虽然没有明显的峰移，但荧光强度的先降后升趋势清晰地反映了从分子分散到聚集成核的过程。
图三 在乙腈和甲醇中的不同浓度溶液的荧光照片和光谱
分子组装机制
与固体状态相比，溶液中5-氨基间苯二甲酸二甲酯的羰基伸缩振动峰向高波数移动，表明分子间C=O⋯H–N氢键作用减弱。在乙腈溶液中，羰基峰的蓝移程度较小，且随着浓度升高，羰基峰和氨基弯曲振动峰的强度显著增强，说明乙腈对DM5AIP的溶剂化作用较弱，分子间容易通过氢键和π–π相互作用形成聚集体。而在甲醇溶液中，羰基峰的蓝移程度较大，且出现两个羰基吸收峰，表明甲醇与DM5AIP形成了强的氢键作用，分子主要以溶剂化形式存在。
在乙腈-d₃中，随着过饱和度的增加，5-氨基间苯二甲酸二甲酯苯环上的质子化学位移向高场移动，表现出屏蔽效应，这是分子面对面π–π堆积的典型特征；而在甲醇-d₄中，苯环质子的化学位移变化表明分子采用交错堆积方式，通过C–H⋯π弱相互作用形成聚集体。在结晶成核之前，溶液中已经形成了与最终晶型具有相似分子堆积方式的预成核簇（PNC）。溶剂通过影响溶质-溶剂相互作用，决定了预成核簇的结构，进而决定了最终的晶型。
多晶型相变的实时荧光监测
差示扫描量热法（DSC）和变温X射线衍射（VT-PXRD）结果表明，5-氨基间苯二甲酸二甲酯的formII在160℃左右会发生不可逆的相变，转变为热力学更稳定的formI。在荧光显微镜下实时观察加热过程可以看到，当温度升高到130℃时，formII晶体的尖端开始出现紫色区域，标志着相变的开始；随着温度继续升高，紫色区域逐渐向晶体内部扩展；当温度达到160℃时，整个晶体完全变为紫色，相变完成。相变并非从晶体的所有边缘同时开始，而是优先从尖端开始，并大致沿垂直于尖端的方向传播。这一现象表明，晶体的内部结构和缺陷对相变过程具有重要影响。相比之下，formI在加热过程中没有发生相变，直到183℃左右熔化，进一步证实了其热力学稳定性[1]。
参考文献
[1] Gao L, Wang M, Li S, et al. Real-time fluorescence visualization of the evaporation crystallization process based on the AIEE mechanism[J]. CrystEngComm, 2023, 25(27): 4064-4075.