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吡啶-2，6-二甲酸衍生物及其稀土金属配合物的制备和性能研究

作　者: 陈敏娟
导　师: 肖海波
学　校: 上海师范大学
专　业: 有机化学
关键词: 吡啶-2，6-二甲酸衍生物稀土配合物细胞荧光成像
分类号: O627.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

稀土元素作为光学材料的原料宝库,其价值和应用日益受到广泛关注。稀土离子自身荧光比较微弱,但是与有机配体络合之后,利用配体高的吸光系数和分子内的有效能量传递,使配合物发射出稀土离子的特征荧光,这种稀土有机发光配合物的光发射兼有稀土离子发光强度高,色纯度高,和有机发光化合物所需激发能量低,荧光效率高等优点。本文设计和合成了一系列具有双光子吸收性能的D-π-A型的吡啶-2,6-二甲酸衍生物有机配体,并将其与稀土离子配位,形成一系列新型稀土配合物,并对其荧光发射光谱,细胞荧光成像等性能进行了研究。1、首次设计合成了一系列未见文献报道的吡啶-2,6-二甲酸衍生物的有机发光配体(L1、L2、L3、L1-1、L2-1、L3-1)及其稀土配合物(L1-Eu、L2-Eu、L3-Eu、L1-Tb、L2-Tb、L3-Tb、L1-1-Eu、L2-1-Eu、L3-1-Eu、L1-1-Tb、L2-1-Tb、T3-1-Tb),其结构经紫外光谱、红外光谱、核磁共振氢谱,热重分析及质谱进行表征。2、对有机配体化合物的线性吸收及单光子荧光性能进行了研究,探讨了不同溶剂对线性吸收及单光子荧光性能的影响及变化规律：溶剂对配体化合物的影响基本相同,吸收峰位置随溶剂极性的增强,发生红移；配体化合物的单光子荧光发射峰,随着溶剂的极性增强,并发生明显的红移现象。对目标配合物的荧光发射进行了研究,发现目标配合物都出现稀土离子(Eu3+,Tb3+)的特征荧光峰。3、对目标稀土配合物进行细胞荧光成像研究,发现它们能够进入到细胞,说明这些稀土配合物能对细胞染色,证实了它们是水溶性较好,穿透性较强的荧光染料,可作为新型荧光探针在生物医学中应用。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-8
第一章绪论  8-23
  1.1 稀土有机配合物的发光基本概念和原理  8-12
    1.1.1 稀土有机配合物发光的基本原理  8-9
    1.1.2 稀土离子荧光光谱  9-11
    1.1.3 稀土离子荧光性能  11
    1.1.4 稀土有机配合物的荧光类型  11-12
  1.2 稀土有机配合物的光致发光性能的影响因素  12-14
    1.2.1 配体和配合物结构的影响  12-13
    1.2.2 稀土离子电子层结构的影响  13
    1.2.3 配体三重态与稀土离子最低激发态之间能级差的影响  13-14
    1.2.4 配合物环境的影响  14
  1.3 稀土有机发光配合物的分类及其研究进展  14-15
    1.3.1 稀土螯合物配体的分类及进展  14-15
      1.3.1.1 多胺多羧基类螯合剂  14-15
      1.3.1.2 邻啡罗琳类螯合剂  15
      1.3.1.3 β-二酮类螯合剂  15
      1.3.1.4 吡啶-2,6-二甲酸类螯合剂  15
  1.4 超分子稀土配合物发光研究  15-17
  1.5 稀土有机发光配合物的应用  17-20
    1.5.1 稀土有机电致发光  17-18
    1.5.2 稀土转光薄膜  18
    1.5.3 稀土配合物的光致发光在微腔中的应用  18
    1.5.4 时间分辨荧光免疫分析  18-20
    1.5.5 稀土有机配合物荧光探针  20
  1.6 课题的提出  20-23
第二章配体及稀土配合物的合成及表征  23-36
  2.1 引言  23-25
  2.2 实验仪器与试剂  25-26
    2.2.1 仪器  25-26
    2.2.2 试剂  26
  2.3 中间体的制备  26-31
    2.3.1 吡啶-2,6-二甲酸(b)的合成  26
    2.3.2 吡啶-2,6-二甲酸二甲酯(d1)的合成  26-27
    2.3.3 N~2,N~2,N~6,N~6-四乙基吡啶-2,6-二甲酰胺(d2)的合成  27
    2.3.4 4-羟甲基吡啶-2,6-二甲酸二甲酯(e1)的合成  27-28
    2.3.5 N~2,N~2,N~6,N~6-四乙基-4-羟甲基吡啶-2,6-二甲酰胺(e2)的合成  28
    2.3.6 4-氯亚甲基吡啶-2,6-二甲酸二甲酯(f1)的合成  28-29
    2.3.7 N~2,N~2,N~6,N~6-四乙基4-氯甲基吡啶-2,6-二甲酰胺(f2)的合成  29
    2.3.8 氯化-4-亚甲基三苯基磷基-吡啶-2,6-二甲酸二甲酯(g1)的合成  29
    2.3.9 氯化-4-亚甲基三苯基磷基-N~2,N~2,N~6,N~6-四乙基吡啶-2,6-二甲酰胺(g2)的合成  29-30
    2.3.10 4-(4’-甲氧基苯乙烯基)吡啶-2,6-二甲酸二甲酯(h1)的合成  30
    2.3.11 4-[4’-(二甲胺基苯乙烯基)]吡啶-2,6-二甲酸二甲酯(h2)的合成  30-31
    2.3.12 4-[4’-(二苯胺基苯乙烯基)]吡啶-2,6-二甲酸二甲酯(h3)的合成  31
  2.4 配体化合物的制备  31-34
    2.4.1 4-[4’-(甲氧基苯乙烯基)]吡啶-2,6-二甲酸(L_1)的合成  31-32
    2.4.2 4-[4’-(二甲胺基苯乙烯基)]吡啶-2,6-二甲酸(L_2)的合成  32
    2.4.3 4-[4’-(二苯胺基苯乙烯基)]吡啶-2,6-二甲酸(L_3)的合成  32
    2.4.4 4-[4’-(甲氧基苯乙烯基)]-N~2,N~2,N~6,N~6-四乙基吡啶-2,6-二甲酰胺(L_(1-1))的合成  32-33
    2.4.5 4-[4’-(二甲胺基苯乙烯基)]-N~2,N~2,N~6,N~6-四乙基吡啶-2,6-二甲酰胺(L_(2-1))的合成  33
    2.4.6 4-[4’-(二苯胺基苯乙烯基)]-N~2,N~2,N~6,N~6-四乙基吡啶-2,6-二甲酰胺(L_(3-1))的合成  33-34
  2.5 目标稀土配合物的制备  34-35
    2.5.1 铕配合物的合成  34
    2.5.2 铽配合物的合成  34-35
  2.6 结果与讨论  35
  2.7 本章小结  35-36
第三章配体化合物光学性质  36-41
  3.1 仪器  36
  3.2 配体化合物的线性光学性质  36-38
    3.2.1 配体化合物的线性吸收  36-37
    3.2.2 配体化合物的单光子荧光  37-38
  3.3 结果与讨论  38-39
    3.3.1 取代基对化合物线性吸收的影响  38
    3.3.2 溶剂极性对化合物单光子荧光性能的影响  38-39
    3.3.3 取代基对化合物单光子荧光性能的影响  39
  3.4 本章小结  39-41
第四章目标配合物结构表征及性能研究  41-50
  4.1 仪器  41
  4.2 目标配合物的结构表征  41-44
    4.2.1 配合物的元素组成  41
    4.2.2 配体及其配合物的IR图谱分析  41-43
    4.2.3 目标配合物的差热分析  43-44
  4.3 稀土配合物的单光子荧光性能  44-47
    4.3.1 铕配合物的单光子荧光光谱  44-45
    4.3.2 铽配合物的单光子荧光光谱  45-46
    4.3.4 结果与讨论  46-47
  4.4 目标稀土配合物的双光子荧光性能  47
  4.5 目标配合物的细胞荧光成像  47-48
    4.5.1 试剂和仪器  47
    4.5.2 步骤  47-48
    4.5.3 结果与讨论  48
  4.6 本章小结  48-50
第五章总结  50-51
附图  51-62
参考文献  62-70
致谢  70-71
硕士期间发表的文章和取得的成果  71-73

吡啶-2，6-二甲酸衍生物及其稀土金属配合物的制备和性能研究

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