新型BODIPY類熒光染料的合成、性能及應用研究.pdf

1、近二十年來，氟化硼絡合二毗咯甲川類(Boron-dipyrromethene，簡稱BODIPY)熒光染料得到了越來越多的關注，這得益于其自身優(yōu)異的理化性能：較高的熒光量子產(chǎn)率和摩爾消光系數(shù)；良好的光穩(wěn)定性；不易受到溶劑極性和pH值的影響；染料的熒光光譜峰寬較窄；最大吸收與發(fā)射在可見光下；易于進行化學修飾等。
　　 本論文的一部分工作是選擇有代表性的BODIPY熒光染料進行合成并培養(yǎng)單晶，通過X-射線單晶衍射進行結構解析，試圖從分

2、子尺度上探討B(tài)ODIPY染料分子的排布情況、空間堆積類型、氫鍵作用等微觀性質，從而對設計新的具有特定應用性能的染料結構提供借鑒。由此，本文設計合成了六個不同取代基的染料分子，通過對它們的單晶結構分析發(fā)現(xiàn)：組成染料核心結構的三個氮雜環(huán)平面性很好，共軛程度較高，因此氮原子上的正電荷能夠有效地離域，不過多數(shù)情況下硼原子的共面性最差；8位無苯環(huán)取代的染料空間障礙較小，更易產(chǎn)生分子間C- H---F氫鍵作用；8位是苯環(huán)取代的染料，其所在的平面與B

3、ODIPY染料核心平面發(fā)生扭曲，且其二面角的大小和取代基團的位置與體積有關，它影響了染料分子的熒光量子產(chǎn)率；3位苯乙烯基的引入大大增加了染料的共軛程度，且共面性良好，光譜發(fā)生紅移，適合于開發(fā)性能更好的長波長的BODIPY染料。
　　 另外，由于BODIPY類染料良好的光理化性能，近年來在熒光探針、生物分子標記與分析、藥理分析及病理診斷等領域獲得了大量應用，因此合成具有特定活性基團，如氨基，羧基，羥基及特定識別基團的活性衍生物，是

4、這類熒光染料進一步應用的前提。而帶有羧基活性基團的BODIPY染料衍生物通過活化后，廣泛應用于蛋白質檢測、DNA測序、核酸分析等生化領域。本論文另一部分工作是巧妙地通過酸酐與吡咯或甲基吡咯反應，開發(fā)出8位帶有羧酸活性基團的染料衍生物。染料分子結構對稱，自由羧基在酸酐開環(huán)時自動生成，該法幾步反應一鍋完成，避免了不對稱反應時原料的復雜合成，簡單高效。同時，光譜實驗表明，該系列染料同樣擁有良好的理化性能，染料核心結構上甲基的存在提高了染料的熒

5、光量子產(chǎn)率及摩爾消光系數(shù)；光穩(wěn)定性實驗表明，甲基的存在不利于染料的光穩(wěn)定性，8位帶有脂肪鏈的染料分子的穩(wěn)定性高于8位帶有芳環(huán)的染料；而染料1a與2a在水中擁有很高的光穩(wěn)定性，這是它們母體結構上的電荷密度、空間阻礙及與單線態(tài)氧反應難易等因素共同作用的結果。
　　 最后，通過對染料1a與2a的活化，高產(chǎn)率地得到可直接用于生化標記分析的活化染料1c與2c，并對它們進行了結構鑒定，其中得到了2c的單晶結構。1c的BSA標記實驗表明，此類