吩噻嗪及其衍生物的合成及传感性能研究
发布时间：2021-06-13 16:14
吩噻嗪是一种杂环化合物,具有富含电子的氮和硫杂原子,良好的空穴传输能力和较低的电离能。作为发光材料,吩噻嗪的非平面“蝴蝶”结构一定程度上阻碍分子间π-π堆积以及非辐射跃迁。从分子结构来看,一方面,其硫原子可以被氧化成亚砜（S=O）或砜（O=S=O）;另一方面,由于其非平面构型,其3、7和10号位充分暴露,易被不同取代基进攻。因此,吩噻嗪类材料在光电材料、化学传感器和生物探针等方面均有广泛应用,受到广大科研工作者的青睐。基于吩噻嗪的衍生物的反应位点多和给电子能力强的特点,通过对其不同位点的功能化,设计并合成高性能的荧光探针,有望实现其在荧光化学传感方面应用。本论文对于荧光传感及机理进行了系统阐述,对吩噻嗪衍生物的研究进展进行了总结。在此基础上,以吩噻嗪为骨架结构,开展了其在化学反应方面的探索以及检测硝酸酯类爆炸物和有机胺环境污染物的荧光探针的设计、合成及性能研究。主要成果如下:1.发明了一种以N-甲基吩噻嗪为原料,简单而高效合成N,N-双（2,4,6-三溴苯基）甲胺（2N-BTBPMA）的方法,研究了其反应机理,并以其为原料合成了一种强荧光探针,该探针可以用于检测硝酸酯类爆炸物。通过投料...
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Jablonski能级示意图
上海师范大学硕士学位论文第1章绪论31.2荧光传感器的传感机理荧光传感器的识别机理在荧光传感器的设计过程中较为重要。通过这些机理我们可以更好地去设计传感分子，理解整个传感的过程，从而设计制备出更高效的更能满足实际需求的荧光传感材料。从分子设计的角度考虑，在设计荧光传感器时，主要的传感机理一般是基于以下几个方面：即光诱导电子转移（PET）；分子内电荷转移（ICT）；扭曲分子内电荷转移（TICT）；荧光共振能量转移（FRET）和其它传感机制。1.2.1光诱导电荷转移（PET）图1-2前线轨道理论图光诱导电子转移（PhotoinducedElectronTransfer，PET）由于具有快速高效、非光谱重叠依赖和易于利用简单电化学手段进行判别等特点，已经被广泛用于荧光探针的设计并显示出广阔的应用前景，是目前应用最为广泛的荧光传感机理。这类荧光分子一般包含识别基团、间隔基团和荧光团。PET不仅可以发生在分子间还可以发生在分子内。PET机理可以使荧光材料发生荧光猝灭（turn-off）或者荧光增强（turn-on）。PET机理与荧光分子和被测物的最高占有轨道（HOMO）和最低空轨道（LUMO）所处的能级有关，可以用前线轨道理论（图1-2）解释。光照下，荧光团受激发后，分子外层电子从HOMO能级跃迁到LUMO能级，产生激发态电子，激发态电子通过辐射的形式回到HOMO能级，以荧光的形式释放能量。根据荧光团可作为电子供体或者受体，所以又分为d-PET和a-PET。当d-PET过程发生时，荧光团作为电子供体，识别基团作为电子受体。根据前线轨道理论，识别基团的LUMO轨道能级位于发色团的HOMO和LUMO轨道能级之间。当发色团的HOMO轨道电子被激发跃迁到其LUMO轨道后，由于识别基团的LUMO轨道与发色团的LUMO轨道能级差最小，所以发色团激发到LUMO轨道的电子更倾向于通?
第1章绪论上海师范大学硕士论文4道，发生d-PET过程，阻碍了发色团的LUMO向其HOMO轨道的辐射跃迁，导致荧光猝灭。当a-PET过程发生时，荧光团作为电子受体，识别基团作为电子受体。根据前线轨道理论，识别基团的HOMO轨道能级位于荧光团的HOMO和LUMO轨道能级之间。当荧光团的HOMO轨道电子被激发跃迁到其LUMO轨道后，由于识别基团的HOMO轨道与荧光团的HOMO轨道能级差最小，所以电子由识别基团的HOMO轨道转移到荧光团的HOMO轨道，发生a-PET过程，阻碍了荧光团的LUMO向其HOMO轨道的辐射跃迁，导致荧光猝灭。PET机理只会影响荧光团的荧光强度，不会对传感材料的紫外吸收峰和发射峰的位置产生影响。通过计算被测物的HOMO和LUMO能级，即可设计出具有对应能级的荧光分子材料，大大地提高材料设计的成功率。图1-3基于PET机制的荧光探针用于对Hg2+监测Misra课题组[18]通过将蒽和二苯甲基部分通过哌嗪桥连接而设计并合成了一种简单的分子荧光探针（如图1-3）。探针在HEPES缓冲液中与不同金属离子相互作用，表现出对Hg2+的高选择性。明显的荧光增强源于与哌嗪单元的氮原子和Hg2+以1：2比例的络合而引起的PET抑制，其溶液的荧光由暗蓝色变成了亮蓝色。探针显示出良好的实时荧光“开启”响应，高灵敏度和相当高的选择性，可检测部分水性介质中，纸条上，涂有二氧化硅的微载玻片上和真实水样中的Hg2+。另外，探针显示出高的细胞通透性和低毒性，可以在体内以及蛋白质培养基中灵敏地检测Hg2+，在HeLa细胞中也实现了Hg2+的细胞内荧光成像。图1-4荧光材料对Al3+的响应机理图
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent progress in thin film fluorescent probe for organic amine vapour[J]. Yanyan Fu,Wei Xu,Qingguo He,Jiangong Cheng. Science China（Chemistry）. 2016(01)
[2]Potential antitumor mechanisms of phenothiazine drugs[J]. QI Lu,DING YanQing. Science China（Life Sciences）. 2013(11)
本文编号：3227868
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Jablonski能级示意图
上海师范大学硕士学位论文第1章绪论31.2荧光传感器的传感机理荧光传感器的识别机理在荧光传感器的设计过程中较为重要。通过这些机理我们可以更好地去设计传感分子，理解整个传感的过程，从而设计制备出更高效的更能满足实际需求的荧光传感材料。从分子设计的角度考虑，在设计荧光传感器时，主要的传感机理一般是基于以下几个方面：即光诱导电子转移（PET）；分子内电荷转移（ICT）；扭曲分子内电荷转移（TICT）；荧光共振能量转移（FRET）和其它传感机制。1.2.1光诱导电荷转移（PET）图1-2前线轨道理论图光诱导电子转移（PhotoinducedElectronTransfer，PET）由于具有快速高效、非光谱重叠依赖和易于利用简单电化学手段进行判别等特点，已经被广泛用于荧光探针的设计并显示出广阔的应用前景，是目前应用最为广泛的荧光传感机理。这类荧光分子一般包含识别基团、间隔基团和荧光团。PET不仅可以发生在分子间还可以发生在分子内。PET机理可以使荧光材料发生荧光猝灭（turn-off）或者荧光增强（turn-on）。PET机理与荧光分子和被测物的最高占有轨道（HOMO）和最低空轨道（LUMO）所处的能级有关，可以用前线轨道理论（图1-2）解释。光照下，荧光团受激发后，分子外层电子从HOMO能级跃迁到LUMO能级，产生激发态电子，激发态电子通过辐射的形式回到HOMO能级，以荧光的形式释放能量。根据荧光团可作为电子供体或者受体，所以又分为d-PET和a-PET。当d-PET过程发生时，荧光团作为电子供体，识别基团作为电子受体。根据前线轨道理论，识别基团的LUMO轨道能级位于发色团的HOMO和LUMO轨道能级之间。当发色团的HOMO轨道电子被激发跃迁到其LUMO轨道后，由于识别基团的LUMO轨道与发色团的LUMO轨道能级差最小，所以发色团激发到LUMO轨道的电子更倾向于通?
第1章绪论上海师范大学硕士论文4道，发生d-PET过程，阻碍了发色团的LUMO向其HOMO轨道的辐射跃迁，导致荧光猝灭。当a-PET过程发生时，荧光团作为电子受体，识别基团作为电子受体。根据前线轨道理论，识别基团的HOMO轨道能级位于荧光团的HOMO和LUMO轨道能级之间。当荧光团的HOMO轨道电子被激发跃迁到其LUMO轨道后，由于识别基团的HOMO轨道与荧光团的HOMO轨道能级差最小，所以电子由识别基团的HOMO轨道转移到荧光团的HOMO轨道，发生a-PET过程，阻碍了荧光团的LUMO向其HOMO轨道的辐射跃迁，导致荧光猝灭。PET机理只会影响荧光团的荧光强度，不会对传感材料的紫外吸收峰和发射峰的位置产生影响。通过计算被测物的HOMO和LUMO能级，即可设计出具有对应能级的荧光分子材料，大大地提高材料设计的成功率。图1-3基于PET机制的荧光探针用于对Hg2+监测Misra课题组[18]通过将蒽和二苯甲基部分通过哌嗪桥连接而设计并合成了一种简单的分子荧光探针（如图1-3）。探针在HEPES缓冲液中与不同金属离子相互作用，表现出对Hg2+的高选择性。明显的荧光增强源于与哌嗪单元的氮原子和Hg2+以1：2比例的络合而引起的PET抑制，其溶液的荧光由暗蓝色变成了亮蓝色。探针显示出良好的实时荧光“开启”响应，高灵敏度和相当高的选择性，可检测部分水性介质中，纸条上，涂有二氧化硅的微载玻片上和真实水样中的Hg2+。另外，探针显示出高的细胞通透性和低毒性，可以在体内以及蛋白质培养基中灵敏地检测Hg2+，在HeLa细胞中也实现了Hg2+的细胞内荧光成像。图1-4荧光材料对Al3+的响应机理图
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent progress in thin film fluorescent probe for organic amine vapour[J]. Yanyan Fu,Wei Xu,Qingguo He,Jiangong Cheng. Science China（Chemistry）. 2016(01)
[2]Potential antitumor mechanisms of phenothiazine drugs[J]. QI Lu,DING YanQing. Science China（Life Sciences）. 2013(11)
本文编号：3227868
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