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近红外中位硫、氮取代七甲川菁类荧光染料的合成及光谱性能研究

作　者: 宋锋玲
导　师: 彭孝军
学　校: 大连理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 近红外荧光染料 七甲川菁染料 斯托克斯位移 光稳定性 分子内电荷转移 光诱导电子转移
分类号: TQ610.1
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
下　载: 642次
引　用: 3次
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内容摘要


七甲川菁染料作为近红外荧光染料,由于能有效避开生物样品的自吸收和自发荧光所造成的背景干扰,近来常被用作生物体内的荧光标记物或制成荧光探针,成为研究热点。旨在提高它的稳定性和光谱性能而进行的分子结构改造或改进的研究工作一直很受关注。 本论文总结前人工作,以一个兼顾光稳定性和水溶性的七甲川吲哚菁染料为母体,对其中位氯原子进行取代,合成出一系列新型近红外菁染料。其中一类新染料在斯托克斯位移这一关键的光谱性能上取得突破,斯托克斯位移超过140nm,远远大于普通多甲川菁染料的25nm。 设计的母体染料在两端吲哚母核的N原子上各引入一个空间位阻大的苄基以期提高光稳定性。同时合成了一个两端N原子上引入乙基的染料作为对照。光稳定性实验证实新合成的母体染料有更好的光稳定性,证明了在吲哚环的N原子上引入苄基确实有提高光稳定性的效果。同时发现染料在水溶液中的光氧化速度明显比其它溶剂快。母体染料的合成以甲苯替代苯作为溶剂,实现在水中二次重结晶提纯,为后续工作奠定了基础。 在母体染料的中位用含-SH基团试剂亲核取代,衍生合成了四个中位硫取代衍生染料。发现这类衍生染料存在分子内光诱导电子转移(PET)现象。并且染料的PET效应与中位硫取代基团的供电能力直接相关。其中,一个取代基供电能力最强的染料表现出最有效的分子内PET,荧光量子产率最小。当这个染料取代基上的氨基被乙酰化或与重金属离子、质子结合,染料的荧光都会增强。这个结果有效验证了分子内PET的存在,并为设计基于这类染料的近红外荧光PET探针奠定基础。 将母体染料的中位氯原子用氨基试剂亲核取代,衍生合成了五个中位仲胺七甲川菁染料。发现这类衍生染料具有大的斯托克斯位移。其中,中位烷基氨基取代的三个衍生染料在水溶液中的斯托克斯位移大于140nm,并且荧光强度比普通菁染料强两倍以上。说明这类染料分子在激发态可能存在分子内电荷转移(ICT)现象。利用荧光粘度实验和质子化荧光滴定实验跟踪伴随ICT激发态产生时发生的分子构像变化,验证了ICT激发态的存在。 此外,论文还合成了两个中位叔胺七甲川菁染料染料,它们也具有大的斯托克斯位移,排除了染料分子发生激发态分子间质子转移的可能,进一步证明了ICT激发态的存在。 对中位衍生的新染料的光稳定性进行了深入的研究。根据中位硫、氮衍生染料的光稳定性研究结果,发现取代基的供电性能对光稳定性和荧光量子产率产生直接影响。

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 染料及中间体工业 > 一般性问题 > 基础理论
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