具有聚集诱导荧光三苯胺衍生物的合成、荧光微球制备及应用

发布时间：2017-10-03 22:10

本文关键词：具有聚集诱导荧光三苯胺衍生物的合成、荧光微球制备及应用

【摘要】：本文通过Wittig反应、Heck偶联反应以及Schiff Base缩合反应分别将吡啶基三苯胺结构单元连接到1,3,4-VA二唑或罗丹明B荧光团上得到了聚集诱导荧光分子：2-(4-叔丁基苯基)-5-{4-[2-[4-N,N-二-(4-碘基苯基)-氨基苯基]乙烯基苯基}-1,3,4-VA二唑(PTI)、2-(4-叔丁基苯基)-5-{4-[2-[4-N,N-二-(2-吡啶基乙烯基)-氨基苯基]乙烯基]苯基}-1,3,4-嗯二唑(OPTO)、2-(4-叔丁基苯基)-5-{4-[2-[4-N,N-二-(4-吡啶基乙烯基)-氨基苯基]乙烯基]苯基}-1,3,4-VA二唑(PPTO)、(E)-4-N,N-[(4-乙烯吡啶基)苯基]氨基-甲基乙烯基-氨基-3’,6’-二(二乙基氨基)螺环[异二氢吲哚-1,9’-氧杂蒽]-3-酮(PTRh),并且通过熔点、核磁共振氢谱和高分辨质谱结构表征。测试了了4个荧光分子在固体粉末状态、有机溶剂与水的混合体系中的聚集诱导荧光性质；制备了荧光染料PTI、OPTO和PPTO负载的二氧化硅纳米粒子,研究了其光物理性质,通过TEM表征其粒径尺寸,并将染料负载的纳米粒子应用于肿瘤细胞成像；研究了荧光分子OPTO和PPTO对氢质子的探针行为以及PPTO对生物分子BSA的探针行为；研究了荧光探针PTRh对重金属离子Hg2+的选择性识别,并探讨了其可能的识别机理,最终应用于活体细胞成像实验。1.本文以吡啶基三苯胺为构筑单元,分别以1,3,4-嗯二唑或罗丹明B荧光团作为端基,通过Wittig反应、Heck偶联反应以及Schiff Base缩合反应反应合成了荧光分子PTI、 OPTO、PPTO和PTRh,通过熔点分析、核磁共振氢谱和高分辨质谱对其结构进行了表征。讨论了所运用有机反应的机理以及条件的优化。2.测试了荧光分子PTI、OPTO、PPTO和PTRh在固体粉末状态下、有机溶剂中的荧光性质以及聚集诱导荧光性质。结果表明：(1)所合成的荧光分子在粉末状态下均具有聚集态荧光,且PTI、OPTO、PPTO荧光发射峰位置分别为484 nm、537 nm和535 nm,而PTRh所呈现的是双峰结构(508 nm和580 nm),这可能是由于罗丹明B与吡啶基三苯胺单元之间的连接基团有关；(2)荧光分子PTI、OPTO、PPTO在THF溶液中均发射强烈的荧光,荧光量子产率分别为19.0%、18.4%和26.0%,PTRh在乙醇溶液中也具有较好的荧光性质；(3)这4个荧光分子在THF/H2O混合溶液中呈现出相似的荧光性质,即随着含水量的增加,荧光强度总体呈减弱趋势,但是仍具有较强荧光。3.制备了PTI、OPTO、PPTO负载荧光二氧化硅纳米粒子。研究表明：这些表面氨基修饰的纳米粒子在水中具有较好的分散状态,TEM也表明荧光纳米粒子呈现出单分散的球状结构,其荧光强度较强,荧光量子产率分别为11.7%,10.7%和9.5%且发射峰的位置分别为472 nm,488 nm和488 nm,较纯溶剂的发射峰位置发生了蓝移,这可能是由于染料所处的内环境不同,最后,荧光纳米粒子被成功应用于细胞成像实验。4.研究了染料OPTO、PPTO对pH的响应情况以及PPTO对BSA的探针行为。结果表明：(1)通过滴定曲线计算得到OPTO、PPTO的pKa值分别为5.01和5.09,说明PPTO较OPTO更容易与质子结合,另外,通过前线轨道理论进一步证明了上述结果；(2)通过PPTO对BSA的响应结果表明,PPTO对BSA是选择性的静态荧光淬灭,淬灭常数为Ksv=1.15×105。5.测定了荧光探针PTRh对金属离子Hg2+的选择性识别。结果表明：PTRh对Hg2+的识别是专一性的,在识别前,溶液呈现绿色荧光(λem=515 nm),这是吡啶基三苯胺的特征峰,说明罗丹明处于闭环状态,但是随着Hg2+的加入,荧光发射峰在585 nm处出现新的荧光峰,这是罗丹明B的特征峰,说明罗丹明B螺环开环,根据荧光滴定曲线,PTRh对Hg2+的识别机理是基于荧光共振能量转移(FRET),且能量转移效率为83.7%以及最低检测限为32 nM,最后,活体细胞成像实验表明,PTRh可以对细胞内的Hg2+进行识别。
【关键词】：吡啶基三苯胺结构单元 聚集诱导荧光 荧光染料负载二氧化硅纳米粒子 荧光共振能量转移 细胞成像
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3
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