含香豆素結構的熒光染料的合成及光譜性能研究.pdf

1、香豆素類衍生物由于其熒光量子產(chǎn)率高，光穩(wěn)定性好，生物兼容性好等優(yōu)良的光學和生物性能，因此被廣泛地應用于熒光染料及探針還有醫(yī)藥等領域。為了能更簡便以及得到更多的有機熒光小分子染料和探針，因此尋找更簡便方法來合成不一樣的香豆素類熒光分子還是非常重要的。本論文通過香豆素類衍生物設計合成了幾種由香豆素作為發(fā)色團的熒光染料及探針，并將此含有香豆素結構的化合物進行光譜性質的測試及理論研究。
　　本論文圍繞香豆素類熒光化合物的合成及光譜性質展開

2、了研究。具體研究內容主要有以下三個方面:
　　第一方面:以4-氨基香豆素，1，3-環(huán)己二酮和取代的苯甲醛為原料，通過一鍋煮的方法直接合成5個不同取代基的香豆索類熒光小分子化合物，并通過核磁共振氫譜(1HMNR)及碳譜(13CMNR)表征了結構。將香豆素類熒光分子4進行紫外-可見吸收光譜和熒光發(fā)射光譜的研究，發(fā)現(xiàn)不同的溶劑對熒光分子的熒光性能會產(chǎn)生一定的影響，而在DMSO溶劑中熒光強度及熒光量子產(chǎn)率達到最大。他們的吸收峰大都在375

3、nm，熒光發(fā)射峰在445nm左右，因此斯托克斯位移可達到70nm。此外，其中4個取代基為推電子基的熒光分子的熒光強度及熒光量子產(chǎn)率很高，尤其是化合物4e，熒光量子產(chǎn)率達到了0.83。然而當取代基為吸電子基硝基的熒光分子的熒光強度及熒光量子產(chǎn)率卻很低，化合物4b的熒光量子產(chǎn)率僅僅只有0.014。這些熒光化合物在不同的pH環(huán)境中也表現(xiàn)出了不同的現(xiàn)象，當pH呈酸性和中性時這些熒光分子在365nm紫外燈下呈現(xiàn)藍色的熒光，吸收峰為375nm，發(fā)射

4、峰為450nm，斯托克斯位移為75nm;而當pH呈堿性時，呈現(xiàn)出的卻是黃綠色熒光，吸收峰為450nm，發(fā)射峰為540nm，斯托克斯位移為90nm。可以看出，pH從酸性到堿性無論是吸收峰還是發(fā)射峰都發(fā)生了很大的紅移，斯托克斯位移也增大了很多。最后通過密度泛函理論優(yōu)化了5個熒光分子的結構以及計算了其吸收波長和發(fā)射波長，并且驗證并解釋了不同取代基效應的現(xiàn)象。
　　第二方面，以4-氨基香豆素，1，3-環(huán)己二酮和取代的水楊醛為原料，通過簡單

5、地一鍋煮綠色合成方法直接合成1個香豆素類熒光小分子化合物，產(chǎn)率高達87.3％，并通過核磁共振氫譜(1H NMR)、碳譜(13C NMR)及質譜高分辨(HR-ESI/MS)表征了結構。通過對該物質的紫外-可見光光譜及熒光發(fā)射光譜的研究，發(fā)現(xiàn)該物質在不同的溶劑中表現(xiàn)出了相同的吸收光譜(λabs=375nm)，但熒光強度不同。通過該分子在不同金屬離子的環(huán)境下進行熒光性能的測試，發(fā)現(xiàn)當三價鐵離子存在時，該分子的熒光強度幾乎沒有，處于淬滅狀態(tài)，同

6、時進行了其他金屬的干擾性實驗，發(fā)現(xiàn)無影響，因此突出了該熒光探針的專一性。然后對該分子在堿性環(huán)境下進行熒光性能測試，發(fā)現(xiàn)在堿性環(huán)境下處于淬滅狀態(tài)。最后通過化學計量學，探究了分子在鐵離子以及堿性環(huán)境下的淬滅機理，并且通過計算化學，利用密里根電荷布居常數(shù)來驗證了該探針與鐵離子結合時發(fā)生了電荷轉移。
　　第三方面，通過4-氨基香豆素，茚酮和取代的苯甲醛為原料，通過一鍋煮的方法直接合成4個不同取代基的香豆素并茚酮結構的熒光化合物，并通過核磁

7、共振氫譜(1H NMR)及碳譜(13C NMR)表征了結構。論文通過研究四個化合物在不同溶劑中的吸收波長、發(fā)射波長、熒光量子產(chǎn)率及熒光強度確定了在DMF中熒光量子產(chǎn)率及熒光強度達到了最大。在DMF中化合物的熒光量子產(chǎn)率可以達到89％，激發(fā)光譜及發(fā)射光譜分別為308nm和417nm，因此在DMF中，此物質的Stocks位移達到了109nm。同時，也對不同取代基時的熒光性質進行了研究。發(fā)現(xiàn)當取代基不同時對其吸收光譜及發(fā)射光譜的影響都不大，吸