甲川链取代的苯并吲哚三甲川菁合成方法研究及其光物理性质

发布时间：2020-06-04 09:55

【摘要】：甲川链取代的三甲川菁在生物医学领域和光学材料领域有着巨大的应用价值。然而,目前该类染料的合成仍然依赖于多步合成法,其反应条件苛刻、底物适用范围小,产率低,此外,一些取代基通过文献方法也无法引入到甲川共轭链上。因此,开发简单有效的合成方法,制备具有特定性质和功能的甲川链取代的三甲川菁是当务之急。本论文以对称苯并吲哚三甲川菁为原料,根据其结构特点,探索研究其甲川共轭链与各种亲电试剂的亲电取代反应,考察一步直接合成甲川链取代的苯并吲哚三甲川菁的合成新方法。研究利用该方法制备的甲川链取代染料的光谱性质、稳定性和水溶解性等,总结分子结构与性质之间的关系。本论文主要包括以下主要内容:1.综述了近年来甲川链取代三甲川菁的合成,性质以及应用。2.以苯并吲哚三甲川菁为原料,考察了其甲川共轭链与多种亲电试剂之间的反应及机理,以一步直接法在其甲川链上引入卤素、硝基、烷基、甲酰基和甲硫基等,制备了24种新型的甲川链取代的苯并吲哚三甲川菁。3.考察了各种染料在四种不同溶剂中的紫外-可见吸收光谱,相对母体染料,甲川链上卤素、烷基和甲硫基取代的染料,其最大吸收波长红移3-16 nm,甲川链上硝基和甲酰基取代的染料,其最大吸收蓝移70-120 nm,各种染料的摩尔消光系数均在104L·mol-1cm-1以上。同时,甲川链上引入取代基增加了染料分子的空间位阻,在不同溶剂中的聚集峰变缓甚至消失,抑制了分子间聚集。4.研究了甲川链上不同取代基对染料光稳定的影响,结果表明:光照60min后,母体染料的吸光度降低了90%左右,甲川链卤化和烷基化的染料,其吸光度分别降低25%和55%左右,而甲川链硝化和甲酰化的染料,其吸光度几乎没有发生变化。甲川链上引入取代基提高了染料的光稳定性,其中硝基和甲酰基取代的苯并吲哚三甲川菁基本不发生光降解。5.研究了甲川链上不同取代基对染料在水体系中溶解度的影响,结果表明:甲川链上引入卤素和烷基后,染料溶解度增大的不明显,但在甲川链上引入硝基和甲酰基时,染料的溶解度大幅提高,其溶解度是母体染料的4-5倍。甲川链上引入取代基提高了染料的溶解度,其中硝基和甲酰基取代的苯并吲哚三甲川菁在水体系中溶解度较大。
【图文】：

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[29]等设计合成了一种甲川链上含有氰基的三甲川菁染料TO3-CN，并用其作为荧光探针分别对DNA、RNA和BSA进行识别（图1-1）。染料在缓冲液中的起始荧光强度为F0，当加入BSA后，，染料的荧光强度没有明显变化，不过加入DNA和RNA后，染料的荧光强度变化很明显。尤其是DNA，在其浓度较低的情况下，染料的荧光强度就能提升40倍以上，表明该染料非常适合作DNA的荧光识别探针。NSNCNITO3-CN图 1-1 染料TO3-CN对不同浓度DNA、RNA和BSA的荧光响应Figure 1-1 Fluorescence responses of TO3-CN to DNA, tRNA, and BSA at differentconcentrations1.2.2 在蛋白质标记中的应用Volkova K. D.[30]等使用一种甲川链上有取代基的染料作为荧光探针对纤维蛋白进行识别(图1-2)。控制纤维蛋白在缓冲液中的浓度为不变，通过改变两种染料的浓度来观察它们与纤维蛋白结合后的荧光强度变化。从图中可以发现，两种染料在浓度相同的情况下

纤维蛋白,染料,荧光变化,甲川

[30]等使用一种甲川链上有取代基的染料作为荧光探针对纤维蛋白进行识别(图1-2)。控制纤维蛋白在缓冲液中的浓度为不变，通过改变两种染料的浓度来观察它们与纤维蛋白结合后的荧光强度变化。从图中可以发现，两种染料在浓度相同的情况下，甲川链上有取代基的染料与纤维蛋白结合后的荧光强度更高，更适合作为检测纤维蛋白的荧光探针。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O626

【参考文献】