具有聚集态诱导荧光增强效应的苯并噁嗪类衍生物的制备与性能研究

摘要

苯并噁嗪是由酚类、胺类和醛脱水缩合而成的六元杂环。其制备方法具有结构设计性强，原料选择面广及合成过程无需任何催化剂等特点。四苯乙烯是一种典型的具有聚集态荧光增强特性的发光基团，在良溶剂中荧光发射微弱，而在不良溶剂和固态下荧光显著增强。基于以上特性，本文将四苯乙烯引入反应底物，利用苯并噁嗪的合成方法，制备出一系列具有聚集态荧光增强特性的苯并噁嗪类衍生物，并作为荧光探针实现快速检测。具体研究结果如下：
　　1.以二羟基四苯乙烯、己胺和甲醛为原料利用无催化 Mannich反应成功合成荧光苯并噁嗪衍生物M3。由于其与PA之间光诱导电子转移(PET)和能量共振转移(RET)的协同作用， M3有作为苦味酸(PA)荧光探针的潜力，探究了其在THF/water=1/9的混合溶液中对 PA的光学响应。结果表明，M3作为淬灭型荧光探针能够专一，灵敏地识别 PA，并且具有良好的抗干扰性，其检出限为~10.5 nM。
　　2.通过对 M3的研究，证明了无催化合成荧光苯并噁嗪化合物的可能性。在此基础上，进一步改变胺源，成功制备出具有聚集态荧光增强特性的苯并噁嗪大分子P1，虽然其分子量不大却有良好的成膜性。通过对P1光学性质的研究，发现其不仅在EtOH/water=1/9的混合溶液中能够专一，灵敏地检测PA并有优良的抗干扰性，而且在固相下也可以作为对PA的淬灭型荧光探针。P1在溶液中的检出限为~4.7 nM。
　　3.由于lewis酸会导致苯并恶嗪环开环，将M3中加入无水三氯化铝，成功诱导苯并噁嗪开环，制备出水溶性荧光化合物M4。通过对其光学性质和识别特性的研究，发现M4在HEPES缓冲液(PH=6)的存在下可以实现水相中对焦磷酸根(PPi-)的“Turn-on”型检测。M4的水溶性是由于开环后生成了铵盐，增加了其在水中的分散性，弱酸性条件下，PPi-的加入导致了M4的聚集，使荧光强度增加，在生物细胞的实验也证明了这一点。M4在水相下专一、灵敏地检测PPi-的检出限为~2.75×10-8 M。
　　4.将多胺的聚乙烯亚胺（PEI）作为原料，同时向原料中引入四苯乙烯荧光单元，通过调节原料摩尔比，成功制备出水溶性荧光苯并噁嗪化合物 P5-4。基于PA与P5-4之间的光诱导电子转移、能量转移与PA和P5-4上胺基的静电作用，化合物可以在水相中实现对PA的专一、灵敏性检测，检出限为~8.14×10-8 M。

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第一章 前言

1.1 苯并噁嗪化合物简介

1.2 荧光检测概述

1.3 聚集态诱导发光概述

1.4 聚集态诱导发光传感器的应用

1.5 本文的研究目的与研究内容

第二章 新型荧光苯并噁嗪化合物的合成及性质研究

2.1 实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 结论

第三章 聚集态诱导荧光增强型荧光苯并噁嗪大分子的制备与性能探究

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3结论

第四章 具有聚集态诱导荧光增强效应的焦磷酸离子荧光增强型探针

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 结论

第五章 水溶性苯并噁嗪类衍生物的制备及其性能研究

5.1 实验部分

5.2 结果与讨论

5.3 结论

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表、整理论文情况

致谢

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