聚酰胺-胺型扇形树枝状化合物的合成及其荧光性能的研究

摘要

聚酰胺-胺(PAMAM)树枝状化合物是近年来得到迅速发展的一类新型聚合物,这类化合物由小分子通过重复的反应过程来合成,且分子量、分子尺寸、形状和表面官能团等都可控。这些特点使其在许多领域有潜在的应用价值,引起了化学家们的极大研究兴趣。但是关于树枝状化合物PAMAM荧光性能的研究报道还很少,目前还处于起步阶段。 本论文合成扇形树枝状化合物(PAMAM),并重点研究了其荧光性能。具体内容分如下三部分： 第一部分：以乙醇胺为核,采用经典的迈克尔加成反应和酯氨解反应逐步合成了G0.5～G4.0 PAMAM,讨论了反应温度、反应时间和投料比等因素对反应的影响,确定了最佳的反应条件,并研究了它的提纯方法。通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振(H谱、C谱)及电喷雾质谱(ESI-MS)对合成的扇形树枝状化合物PAMAM进行了结构表征。 第二部分：研究了代数、浓度、pH值、氧化剂及过渡金属对PAMAM的荧光性能的影响。研究表明,随着树枝状化合物代数的增加,荧光强度逐渐增强,同一代树枝化合物荧光强度与浓度呈良好的线性关系。通过测PAMAM在pH 12～1范围内的荧光强度,发现PAMAM的荧光强度受pH值的影响很大。pH值在12～8的范围时,树枝大分子的荧光很弱,变化较小；当溶液pH值小于6时,随着pH值的减小其荧光强度很快增强,两者之间有较好的线性关系,而荧光发射峰波长变化很小。 G2.0 PAMAM溶液中加入浓度为0.1 mol/L过硫酸胺(PS),观察其荧光强度的变化。结果表明,加入PS后,PAMAM荧光强度大大增加,并且随着放置时间的延长,荧光强度会进一步增强,发射波长由428 nm红移到450 nm。 我们还研究了金属离子的加入对PAMAM的影响,加入等量Co2+,Fe3+,Ni2+金属离子,荧光变化明显不同。随着加入Co2+,Fe3+浓度的增加,树枝状化合物荧光强度逐渐减弱,但是加入Ni2+后其荧光强度相对没有太大变化。这是因为PAMAM与各种金属离子配位的强度、数目及形成的配合物的结构不同,此现象也有望用于金属离子的检测。 第三部分：主要研究了纳米粒子对树枝状化合物PAMAM荧光性能的影响。重点讨论了纳米金滴加到树枝状分子中荧光强度变化、树枝状化合物为模板制备纳米金复合物后荧光强度的变化及树枝状化合物对巯基乙胺修饰的量子点、巯基乙酸修饰的量子点荧光性能的影响,并分析了荧光强度变化的原因。 PAMAM由于具有良好的生物相容性、优异的能量转移机制等,有可能成为新型的生物荧光标记物。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章扇形树枝状化合物的研究进展及其选题意义

1.1树枝状化合物的合成方法和结构特征

1.1.1树枝状化合物的合成方法

1.1.2树枝状化合物的结构特征

1.2聚酰胺-胺树状化合物的应用研究

1.2.1 PAMAM树枝状化合物作为纳米材料模板

1.2.2 PAMAM树枝状化合物作为膜材料

1.2.3 PAMAM树枝状化合物作为催化剂

1.2.4 PAMAM树枝状化合物在生物医学领域中的应用

1.3树枝状化合物荧光性能的研究

1.3.1 PAMAM对荧光物质的增强作用

1.3.2 PAMAM自身荧光的发现

1.4本论文研究意义和内容

1.4.1选题的目的和意义

1.4.2本论文的主要工作内容

参考文献

第二章扇形树枝状化合物的合成及表征

2.1实验部分

2.1.1试剂

2.1.2仪器

2.2扇形树枝状化合物(PAMAM)的合成

2.2.1 PAMAM的合成方法及路线

2.2.2扇形树状化合物(PAMAM)的制备

2.3结果与讨论

2.3.1 G0.5 PAMAM反应条件的优化、产物提纯及表征

2.3.2 G1.0扇形树枝状化合物(PAMAM)反应条件的优化、产物提纯及表征

2.3.3其他代数产物的合成、提纯及结构表征

2.4本章小结

参考文献

第三章扇形树枝状化合物荧光性能的研究

3.1实验部分

3.1.1实验仪器及试剂

3.1.2溶液的配制

3.1.3荧光和紫外分析

3.2结果与讨论

3.2.1不同代数的PAMAM荧光强度变化

3.2.2浓度与荧光强度变化的关系

3.2.3 pH对PAMAM荧光强度的影响

3.2.4 PAMAM与过渡金属配位后荧光强度的变化

3.2.5过渡金属的阴离子对G2.0 PAMAM荧光强度的影响

3.2.6氧化剂对扇形PAMAM荧光强度的影响

3.2.7 pH和PS同时对PAMAM荧光强度的影响

3.3本章小结

参考文献

第四章纳米粒子对扇形树枝状化合物荧光性能的影响

4.1实验部分

4.1.1药品试剂

4.1.2仪器

4.1.3裸胶体金的制备过程

4.1.4 GNPs对PAMAM的荧光特性的影响

4.1.5以PAMAM为模板纳米金的制备及其荧光性能的研究

4.1.6 PAMAM对量子点荧光性能的影响

4.2结果与讨论

4.2.1 PAMAM与GNPs超声混合后荧光强度的变化

4.2.2以G2.0 PAMAM为模板制各金团簇荧光性能的研究

4.2.3 PAMAM对量子点荧光性能的影响

4.3本章小结

参考文献

第五章总结与展望

5.1总结

5.2研究展望

第六章附录

6.1半代PAMAM的红外光谱

6.2整代PAMAM的红外光谱

6.3整代PAMAM的1H-NMR谱图

6.4整代PAMAM的13C-NMR谱图

6.5 pH=6.09的G2.0 PAMAM加入PS后荧光光谱

硕士期间发表论文

致谢