新型亲水性1，8-萘酰亚胺类衍生物的合成及光谱性能研究

摘要

利用光学方法实现选择性地识别和检测生物或环境体系中的重要物质是生物化学，分析化学和环境化学领域的一项重要的研究工作，与其它方法相比较，荧光方法具有灵敏度高、选择性好的特点而倍受关注。1，8-萘酰亚胺类衍生物作为应用最常见的荧光基团，被广泛用来识别不同体系中多种金属离子或氢离子。 设计、合成了具有可反应基团和亲水基团的N-取代基-1，8-萘酰亚胺衍生物，这些分子是进一步合成复杂荧光探针的中间体。研究了N-(2-(2-羟乙基氨基)乙基)-1，8-萘酰亚胺和N-氨乙基-1，8-萘酰亚胺这两种水溶性分子作为氢离子荧光分子探针的识别性能，它们均为性能良好的氢离子荧光分子开关。考察了这些化合物的荧光光谱性质，发现这些化合物在不同溶剂中具有明显不同的荧光光谱性质，其中在非质子。非/弱极性溶剂、极性-非质子溶剂中几乎不产生或产生较弱的荧光，而在极性-质子性溶剂产生较强的荧光，在水溶剂中的荧光强度最强。这些化合物的这种性质有望使其用于识别有机溶剂中水的存在。采用1H NMR对几类代表性溶剂影响N-(2-(2-羟乙基氨基)乙基)-1，8-萘酰亚胺荧光光谱的原因进行了分析，提出了这种化合物对溶剂选择性的可能机理。对这两种不同识别基团、不同亲水性的荧光分子化合物的研究中，发现了N-(2-(2-羟乙基氨基)乙基)-1，8-萘酰亚胺是在中性缓冲水溶液中能够高度敏感性和选择性地络合促进荧光淬灭识别亚铁离子的化合物。 在借鉴了小肽荧光探针与金属离子的结合性能研究的基础上，根据1，8-萘酰亚胺荧光母体的特点以及荧光探针分子构造的基本原理，设计、合成了新的荧光分子化合物-N-[2-(-N，N-2-二羟乙基氨基)-乙基]-1，8-萘酰亚胺。考察了这种化合物的荧光光谱性质，发现该化合物在不同溶剂中具有明显不同的荧光光谱性质，其中在非质子-非/弱极性溶剂、极性-非质子溶剂中几乎不产生或产生较弱的荧光，而在极性-质子性溶剂产生较强的荧光，在水溶剂中的荧光强度最强。研究了这种水溶性分子作为氢离子荧光分子探针的识别性能，它为性能良好的氢离子荧光分子开关。还研究了这种水溶性分子作为氢离子荧光分子探针的识别性能，它是一种性能良好的氢离子荧光分子开关。该化合物分子具有良好的水溶性，在B-R的中性缓冲溶液中，于常见金属离子中能够选择性地、可逆、敏感、荧光淬灭识别Fe3+和Fe2+，但不能够高度敏感性和选择性地络合促进荧光淬灭识别亚铁离子。 考察了这三种化合物的阴离子选择性，发现对阴离子都没有选择。这三种荧光分子化合物是具有荧光开关能力的PET体系，具有较好的水溶性，其水溶液的荧光强度随溶液由碱性到酸性变化，荧光强度增加了5倍以上。化合物1、化合物2和化合物3的pK'a值分别为8.43、10.78和5.73。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1前言

1.2荧光光谱法概述

1.2.1荧光光谱法的特点

1.2.2荧光光谱发光原理

1.2.3影响荧光产生的因素

1.3荧光分子探针识别原理

1.3.1光诱导电子转移（photoinduced electron transfer）

1.3.2分子内电荷转移(Intramolecular charge transfer,ICT)

1.3.3其他荧光探针识别原理

1.4荧光团和识别基团

1.5 1，8-萘酰亚胺化合物的荧光性能与近期研究进展

1.5.1概述

1.5.2 1，8-萘酰亚胺类的结构特点和荧光性能

1.5.3 1，8-萘酰亚胺类化合物的应用

1.6本研究工作的思想和主要目标

第二章1，8-萘酰亚胺衍生物的合成

2.1合成路线

2.2仪器与试剂

2.2.1主要仪器

2.2.2主要试剂和药品

2.2.3溶剂的处理

2.3化合物的合成

2.3.1化合物1的合成

2.3.2化合物2的合成

2.3.3化合物3的合成

2.4结果与讨论

2.4.1化合物1合成条件的研究

2.4.2化合物2合成条件的研究

2.4.3化合物3合成条件的研究

2.5本章小结

第三章1，8-萘酰亚胺衍生物的结构表征

3.1化合物1的结构表征

3.1.1物理常数

3.1.2红外图谱分析

3.1.3紫外-可见光谱分析

3.1.4质谱分析

3.1.5核磁共振谱分析

3.2化合物2的结构表征

3.2.1物理常数

3.2.2红外图谱分析

3.2.3紫外-可见光谱分析

3.2.4质谱分析

3.3化合物3的结构表征

3.3.1物理常数

3.3.2红外图谱分析

3.3.3紫外-可见光谱分析

3.3.4质谱分析

3.4元素分析结果

3.5本章小结

第四章1,8-萘酰亚胺衍生物的光谱性质

4.1引言

4.2仪器与试剂

4.2.1主要仪器与试剂

4.2.2主要试剂和药品

4.2.3溶剂的制备

4.3实验条件

4.2.1紫外及荧光光谱的测定

4.2.2 pH值对化合物光谱影响的测定

4.2.3化合物各种储备液的制备

4.2.4金属离子储备液的制备

4.4化合物1的光谱性质测定

4.4.1化合物1在不同溶剂中的荧光光谱

4.4.2水溶性化合物1对酸的敏感性

4.4.3化合物1对金属离子的选择性

4.4.4化合物1对阴离子的选择性

4.4.5水对化合物1荧光光谱的影响

4.4.6化合物1对溶剂选择性的可能机理

4.5化合物2的光谱性质测定

4.5.1溶剂极性对化合物2的影响

4.5.2水溶性化合物2对酸的敏感性

4.5.3化合物2对金属离子的选择性

4.5.4化合物2对阴离子的选择性

4.5.5水对化合物2荧光光谱的影响

4.6化合物3的光谱性质测定

4.6.1溶剂极性对化合物3的影响

4.6.2水溶性化合物3对酸的敏感性

4.6.3化合物3对金属离子的选择性

4.6.4化合物3对阴离子的选择性

4.7本章小结

第五章结论

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间主要的研究成果