新型BODIPY類熒光染料的合成、性能及應(yīng)用研究.pdf

1、近二十年來(lái)，氟化硼絡(luò)合二毗咯甲川類(Boron-dipyrromethene，簡(jiǎn)稱BODIPY)熒光染料得到了越來(lái)越多的關(guān)注，這得益于其自身優(yōu)異的理化性能：較高的熒光量子產(chǎn)率和摩爾消光系數(shù)；良好的光穩(wěn)定性；不易受到溶劑極性和pH值的影響；染料的熒光光譜峰寬較窄；最大吸收與發(fā)射在可見光下；易于進(jìn)行化學(xué)修飾等。
　　 本論文的一部分工作是選擇有代表性的BODIPY熒光染料進(jìn)行合成并培養(yǎng)單晶，通過(guò)X-射線單晶衍射進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析，試圖從分

2、子尺度上探討B(tài)ODIPY染料分子的排布情況、空間堆積類型、氫鍵作用等微觀性質(zhì)，從而對(duì)設(shè)計(jì)新的具有特定應(yīng)用性能的染料結(jié)構(gòu)提供借鑒。由此，本文設(shè)計(jì)合成了六個(gè)不同取代基的染料分子，通過(guò)對(duì)它們的單晶結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)：組成染料核心結(jié)構(gòu)的三個(gè)氮雜環(huán)平面性很好，共軛程度較高，因此氮原子上的正電荷能夠有效地離域，不過(guò)多數(shù)情況下硼原子的共面性最差；8位無(wú)苯環(huán)取代的染料空間障礙較小，更易產(chǎn)生分子間C- H---F氫鍵作用；8位是苯環(huán)取代的染料，其所在的平面與B

3、ODIPY染料核心平面發(fā)生扭曲，且其二面角的大小和取代基團(tuán)的位置與體積有關(guān)，它影響了染料分子的熒光量子產(chǎn)率；3位苯乙烯基的引入大大增加了染料的共軛程度，且共面性良好，光譜發(fā)生紅移，適合于開發(fā)性能更好的長(zhǎng)波長(zhǎng)的BODIPY染料。
　　 另外，由于BODIPY類染料良好的光理化性能，近年來(lái)在熒光探針、生物分子標(biāo)記與分析、藥理分析及病理診斷等領(lǐng)域獲得了大量應(yīng)用，因此合成具有特定活性基團(tuán)，如氨基，羧基，羥基及特定識(shí)別基團(tuán)的活性衍生物，是

4、這類熒光染料進(jìn)一步應(yīng)用的前提。而帶有羧基活性基團(tuán)的BODIPY染料衍生物通過(guò)活化后，廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)檢測(cè)、DNA測(cè)序、核酸分析等生化領(lǐng)域。本論文另一部分工作是巧妙地通過(guò)酸酐與吡咯或甲基吡咯反應(yīng)，開發(fā)出8位帶有羧酸活性基團(tuán)的染料衍生物。染料分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱，自由羧基在酸酐開環(huán)時(shí)自動(dòng)生成，該法幾步反應(yīng)一鍋完成，避免了不對(duì)稱反應(yīng)時(shí)原料的復(fù)雜合成，簡(jiǎn)單高效。同時(shí)，光譜實(shí)驗(yàn)表明，該系列染料同樣擁有良好的理化性能，染料核心結(jié)構(gòu)上甲基的存在提高了染料的熒

5、光量子產(chǎn)率及摩爾消光系數(shù)；光穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明，甲基的存在不利于染料的光穩(wěn)定性，8位帶有脂肪鏈的染料分子的穩(wěn)定性高于8位帶有芳環(huán)的染料；而染料1a與2a在水中擁有很高的光穩(wěn)定性，這是它們母體結(jié)構(gòu)上的電荷密度、空間阻礙及與單線態(tài)氧反應(yīng)難易等因素共同作用的結(jié)果。
　　 最后，通過(guò)對(duì)染料1a與2a的活化，高產(chǎn)率地得到可直接用于生化標(biāo)記分析的活化染料1c與2c，并對(duì)它們進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定，其中得到了2c的單晶結(jié)構(gòu)。1c的BSA標(biāo)記實(shí)驗(yàn)表明，此類