新型聚集诱导发光小分子的设计合成及应用研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tentworth789
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本文利用较为简单的有机反应成功合成出多种新型AIE荧光分子,并在离子检测、细胞成像、爆炸物识别、抗生素检测、潜指纹成像等多领域进行研究分析。具体研究内容如下:(1)基于维生素E衍生物的AIE探针的设计合成及其在Fe3+特异性检测的应用本工作以维生素E琥珀酸酯和1-氨基芘为原料,通过两者形成的酰胺键合成出新型探针分子VESA。多种表征手段证明VESA具有显著的AIE特性,在溶液中聚集状态下发出蓝绿色荧光;VESA可以与Fe3+以1:1的比例形成络合物而引起自身荧光的淬灭,从而形成对Fe3+的特异性检测,最低检测限为5.6×10-9 M。细胞实验证明此探针具有较低细胞毒性和生物相容性,容易进入细胞并发出明亮的绿色荧光,且在细胞水平可以实现对外源性Fe3+的检测,这表明VESA是一种具有生物成像应用前景的AIE离子探针。此工作首次将维生素E结构用于AIE分子的设计合成,证明了将天然活性基团引入到AIE分子结构中有助于降低材料的细胞毒性,为新型AIE细胞成像材料的设计提供了新策略。(2)高选择性检测爆炸物CL-20的AIE探针的设计合成与应用本工作利用胆固醇琥珀酸酯和1-氨基芘制备了新型AIE荧光分子CSA,并在与多种爆炸物相互作用中,表现出对于笼型炸药CL-20的特异性识别特点,该性能不受其他爆炸物存在的干扰,且探针CSA在较广pH范围具有优良的荧光发射和爆炸物识别能力,最大淬灭常数可达2.69×105 M-1。CL-20特殊的笼型空间构型对CSA聚集体形成有效包覆,两者之间发生电子转移从而使得探针荧光淬灭。利用CSA制备的特殊荧光印泥和棉签在实现对CL-20的快速识别外,还具有成为特殊荧光标识物以及加密信息载体的功能材料的潜质。此工作首次实现了 AIE荧光探针对爆炸物CL-20的检测,对于丰富AIE体系、弥补新型爆炸物探针领域的空白具有一定实际意义。(3)基于四苯乙烯基新型AIE荧光探针的设计合成及其在爆炸物检测方面的研究本工作利用四苯乙烯衍生物与维生素E琥珀酸酯反应合成出新型AIE荧光分子T1和T2,作为荧光探针,T1和T2可以通过荧光淬灭选择性识别爆炸物FOX-7,淬灭率均超过90%,淬灭常数分别为4.02×105 M-1和5.74×105 M-1,对FOX-7的最低检测限分别为6.07×10-7M和4.24×10-7M。即使在多种竞争性爆炸物、不同阴阳离子存在的环境以及多种酸碱度溶液和自然水样中依旧保持荧光的稳定性和对爆炸物FOX-7的特异性识别,具有较强实际应用价值。利用两探针紫外灯下荧光特性以及对爆炸物FOX-7的敏感性,设计出具有特异性识别爆炸物FOX-7的特殊滤纸和棉签,为实际战场或自然水域中快速简便识别爆炸物提供了可能,对于便携式爆炸物检测探针的研究具有一定实际意义。这也是AIE材料首次应用于爆炸物FOX-7的检测,为新型爆炸物探针的设计合成及机理研究提供了理论基础和事实依据。(4)新型ACQ和AIE荧光探针的设计合成及其在四环素检测方面的研究四环素的滥用给当今环境保护和人体健康带来了新的危机,大量材料被开发用于四环素的检测识别,但将AIE材料应用于四环素检测识别的研究较少,相关手段和机理尚不完善。本工作以发光基团N-氨基-4-肼基-1,8萘酰亚胺为原料,分别与对氯苯甲醛和[1-(4-甲醛基联苯基)-1,2,2-三苯基]乙烯反应得到荧光分子HC和HT。实验证明两分子分别具有ACQ和AIE荧光特性,且其荧光可以被四环素淬灭从而达到检测的目的,最低检测限分别可达1.23×10-6M和1.33×10-6M。作为四环素探针,两分子对pH、其他竞争性抗生素、阴阳离子等干扰因素表现出较强稳定性,且可用于牛奶、尿液和洗涤废水中四环素的定量检测。此外,AIE荧光分子HT具有较低细胞毒性和较好的生物相容性,可用于细胞质的成像。(5)新型AIE分子的设计合成及在爆炸物TNT检测和潜指纹成像方面的应用新型潜指纹成像一直是研究的热门之一,本工作以7-甲氧基-2h-铬烯-3-碳醛和1-乙酰基-2-萘酚为原料合成出新型AIE分子CD1,在含水量80%的二甲基亚砜溶液中开始表现出荧光增强行为,并在含水量99%的二甲基亚砜溶液中荧光强度最高。采用四种无机材料(绿泥石、水滑石、高岭土、钠蒙脱土)分别与四苯乙烯分子复合证明无机材料@AIE分子复合材料用于潜指纹成像的可行性,筛选出质量比1:5的绿泥石@CD1复合材料为本工作中潜指纹成像最优材料,可用于多种基底材料的指纹成像,为未来潜指纹粉末成像材料的研发提供了新的思路。此外作为荧光探针,CD1还可以定性定量检测爆炸物TNT,淬灭常数为0.22×105M-1,最低检测限为1.1×10-5M,实现“一材多用”。
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