杂环基荧光探针及光功能配合物的制备、性质及应用探索

摘要

金属离子在环境和人体的生理活动中具有重要的作用，但同时某些离子的浓度过高或是过低都会给环境和生物体带来严重的危害，并导致环境污染和疾病的产生。荧光探针具有选择性好、灵敏度高、检测速度快等优点。因此，设计合成灵敏度高、溶解性好的荧光探针实现对环境和生物体内各种离子的检测，具有重要的理论和现实意义。近年来，光功能材料因其在人类生产、生活及高科技领域的巨大的应用价值而受到广泛的关注。光功能配合物优良的综合性能成为当今光功能材料研究领域的一个重要分支。本论文中，我们设计合成了系列杂环小分子化合物，并将它们与Zn(Ⅱ)，Cd(Ⅱ)金属盐自组装，得到一系列配合物，系统研究了配体及配合物的光学性质。具体研究内容如下:
　　1.以三苯胺苯并咪唑作为荧光信号基团，二甲基吡啶胺（简称DPA）作为识别基团，设计合成了一种新颖的Zn2+荧光增强型探针L。该探针在HEPES(pH=7.4)缓冲液中可以通过荧光增强效应选择性地识别Zn2+，检测限为5.10×10-8M。此外，在HepG2细胞内的成像结果表明，探针L在检测活细胞内的Zn2+方面有潜在的应用。
　　2.以杂环富电子的咪唑、三唑基团作为配位基团和供电基团，合成光功能配体Y1、Y2，研究了它们的线性、非线性光学性质及在生物成像方面的应用。因Y1、Y2分子含有多个配位点，我们将其分别与一系列的锌盐自组装，得到Y1的配合物，在固体状态下，它们的发光强度、量子产率和荧光寿命均明显高于配体的。此外，配合物也表现出良好的双光子吸收活性。
　　3.以本课题组前期合成的苯并噁唑衍生物作为构筑模块，制备了配体S1、S2。将其与镉盐自组装，得到了S2与镉盐的一系列结构新颖的配合物。配体中各基团间均以单键相连，使分子可以自由旋转，满足不同配位方式的需要。非线性光学研究结果表示，配合物1与3有很好的非线性光学效应，可以作为潜在的非线性光学材料。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 荧光探针概述

1．2．1 荧光探针的响应机理

1．3 双光子光学概述

1．3．1 非线性光学

1．3．2 双光子吸收机制及其理论基础

1．3．3 双光子吸收截面的测量方法

1．3．4 双光子材料的研究进展

1．4 本文设计思想

参考文献

第二章 基于二甲基吡啶胺的荧光探针的合成、表征及性质研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂和药品

2．2．2 实验仪器和方法

2．2．3 合成与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 溶剂化效应

2．3．2 对金属离子的识别

2．3．3 配位模式的探究

2．3．4 离子识别在生物显影方面的应用

2．4 全章总结

参考文献

第三章 氰基取代的杂环小分子及其配合物的合成及光学性质

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂和药品

3．2．2 实验仪器和方法

3．2．3 配体的合成与表征

3．3 配体及配合物的单晶结构

3．3．1 配体单晶的培养

3．3．2 配体单晶结构的解析

3．3．3 配合物的合成

3．3．4 配合物单晶结构

3．4 结果与讨论

3．4．1 配体的线性光学性质研究

3．4．2 配体的瞬态荧光光谱研究

3．4．3 配体的非线性光学性质的研究

3．5 荧光细胞显微成像应用探索

3．6 配合物的光学性质

3．6．1 配合物的固体荧光性质

3．6．2 配合物的双光子荧光性质

3．7 全章总结

参考文献

第四章 苯并噁唑基有机光功能材料及其配合物的合成、结构和性质研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂和药品

4．2．2 实验仪器和方法

4．2．3 目标化合物的分子结构和合成路线

4．3 配体的性质研究

4．3．1 紫外-可见吸收与荧光光谱

4．3．2 S1的晶体结构

4．3．3 S2的细胞显影

4．4 配合物的合成与光学性质研究

4．4．1 配合物的合成

4．4．2 配合物的单晶结构的解析

4．5 配合物的光学性质研究

4．5．1 配合物的线性光学性质研究

4．5．2 镉配合物的非线性光学性质研究

4．6 本章总结

参考文献

第五章 全文总结与展望

5．1 全文总结

5．2 工作展望

硕士期间发表的论文

致谢