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本学位论文以咔唑基三苯乙烯荧光基团作为母体,引入不同识别基团,设计合成了具有多重响应的荧光探针分子,研究了这些荧光分子的多重响应性能,并考察了探针分子与不同介质相互作用的规律。全文共分为四章。
第一章为综述,介绍了近年来荧光分子探针材料的研究进展,详细地论述了荧光探针的设计原理。从荧光基团和识别基团两方面讨论了探针分子的组成,并简单介绍了聚集诱导发光(AIE)效应的现象以及在荧光探针中的应用。
第二章从原料二氟二苯酮和咔唑出发合成了双(4-(9H—咔唑基)苯基)甲酮,再通过Wittig—Horner反应和Suzuki反应,合成了具有AIE效应的中间体(3),利用它与氰基乙酸和氰基乙酸乙酯进行Knoevenagel反应分别合成荧光探针分子Bc2P2和Bc2P2COOEt,与乙酸乙酯基膦酸二乙酯进行Wittig—Horner反应合成荧光探针分子Bc2P2CO2H,经核磁共振氢谱和高分辨质谱表征确认了化合物的化学结构。
第三章研究了荧光探针分子Bc2P2对不同溶剂的响应。利用紫外和荧光光谱研究了其DMF溶液对浓度的响应,发现随着浓度的增加,紫外和荧光光谱均有红移的规律,通过激发光谱长波长的杂峰和不同浓度的氘代氯仿和DMSO核磁氢谱和荧光光谱研究了探针分子的聚集状态;研究了Bc2P2对水的响应,发现随含水量的增加,分子荧光波长和强度经历四阶段变化,我们利用氢键效应、多聚体效应和AIE效应对上述变化的机理进行了解释。利用激发光谱和X射线衍射分析为解释其机理提供了实验证据;研究了Bc2P2对乙醇的响应,发现随乙醇含量的增加,荧光光谱总体变化趋势等同于Bc2P2对水响应的前两阶段,可能是由于化合物在乙醇中的溶解度大而不出现AIE效应的阶段;研究了Bc2P2对几种金属离子的响应,发现其对K+和Zn2+有特别的响应,通过荧光猝灭方程对各种离子进行了线性拟合,研究Bc2P2与金属离子的结合规律。
对Bc2P2CO2Et与Bc2P2性质的差异作了比较。研究了不同浓度Bc2P2CO2Et的氘代氯仿和DMSO的核磁氢谱和荧光光谱,发现由于羧基被酯基所取代的Bc2P2CO2Et分子间相互作用较弱,不出现类似Bc2P2在氘代氯仿溶剂中出现的包状峰。研究了Bc2P2CO2Et对水的响应,发现随含水量的增加,分子荧光波长的变化与Bc2P2相比少了第一阶段氢键效应的变化,这是因为羧基被酯基取代后,形成氢键的能力大为降低。比较了Bc2P2CO2Et与Bc2P2对钾离子的响应差异。
研究了荧光探针分子Bc2P2CO2H对不同溶剂响应,随着其它溶剂的极性增大,发射波长逐渐红移,结果与Bc2P2的响应差别较大,可能是由于溶剂效应所致。利用紫外光谱和荧光光谱研究了其DMF溶液在不同浓度时的响应,发现随着浓度的增加,紫外和荧光光谱均发生红移,但移动程度比Bc2P2的要小,这是因为Bc2P2CO2H分子比Bc2P2少了一个氰基,分子间的相互作用能力减弱;Bc2P2CO2H在高浓度时没有出现长波长处的激发新峰,说明其分子的相互作用力减弱,不易产生多聚体。研究了Bc2P2CO2H对水的响应,发现随含水量的增加,其变化过程与Bc2P2的后三阶段一致,而缺少Bc2P2第一阶段氢键效应的变化,可能由于Bc2P2CO2H缺少了拉电子基团的氰基,氢键效应不明显所致。研究了Bc2P2CO2H对乙醇的响应,发现随乙醇含量的增加,荧光光谱总体变化趋势等同于含水量小于30%时Bc2P2CO2H对水的响应曲线,这是因为Bc2P2CO2H在乙醇中溶解度不大,产生了聚集效应和部分AIE效应。研究了Bc2P2CO2H对金属离子的响应,通过荧光猝灭方程对其进行了线性拟合,研究其结合规律。
第四章为结论。