碳氢活化构建近红外染料

发布时间：2020-03-29 20:17

【摘要】：基于荧光染料的生物荧光成像技术,是当前基础生物医学研究领域的一项极为重要的工具之一。该技术可以通过简便的操作在三维尺度上对生物组织和细胞等进行实时的可视性的无侵害性的高灵敏监测,已然成为目前临床医学诊断和生物研究中的炙手可热的课题。尤其是近红外的荧光成像技术,因为其可以更好地减少生物体组织等自发荧光的干扰,从而可以更好地提高光学成像的穿透深度和能力,更大程度的降低光的损失,更是成为目前研究的重中之重。然而这一切的生物成像技术的研究都建立在获得良好的荧光染料的基础上。近红外染料指的是一类在近红外区域(波长700nm)内有吸收并且同时其振动波长也落在近红外波长范围内的重要的功能染料。相比于其他无机近红外荧光材料,有机近红外(NIR)染料小分子因为其具有较高的荧光量子产率和较好的生物相容性,以及结构可功能化修饰和光谱范围可调等优势更是成为研究者们持续关注的热点。特别是近年来,NIR染料已经广泛被应用在光学成像、肿瘤诊断、荧光标识等领域,但是目前如何简单高效的合成近红外染料分子依旧存在着挑战,仍旧是化学和材料以及生物学科研究的重点方向。因此在设计和合成近红外染料的思路上,需要尽可能的减少合成步骤,快速简便地获得目标分子才是最理想的。而碳氢键活化作为近年来新兴的迅速发展的一类反应,凭借着在交叉偶联时的原子经济型和环境友好以合成路径简单等优势,越来越受到研究人员的青睐,并且在合成近红外染料领域发挥着巨大潜力。尤其是当前利用过渡金属钯催化的碳氢C-H活化反应,已经成为构建各种有机天然产物分子和各类药物分子极为有效的手段。其机理是利用导向基团的配位作用,一步反应便可以实现C-H键到C-C键、C-X(X=N,O,Cl,Br,I等)键的官能团转化,从而减少了传统合成过程中多步反应步骤,提高了合成效率且原子利用率高。综上所述,本论文结合近年来的研究进展,利用C-H活化反应的简便性来探索和构建三种类型的有机近红外染料小分子。首先,在有机NIR染料分子中,BODIPY荧光染料因为其具有优良的光物理学性质和结构易于修饰等特性,被广泛应用在肿瘤的诊断与治疗领域,因此有很值得研究和探索的意义。本文通过利用钯催化的C-H和C-S键活化的炔烃噻吩来制备含硫的有机BODIPY染料分子,并对其进行了光谱表征。其次,苯并噻二唑类共轭的有机分子也是一类具有潜力的近红外染料分子,本文中利用同样的碳氢活化原理对其进行修饰合成,得到含硫的苯并噻二唑类有机近红外小分子染料。最后,在此基础上,探索性地尝试着设计和合成一类新的近红外Z染料。尽管并未得到所有的目标的染料分子,但是利用碳氢活化来构建有机近红外染料俨然已是一项具有意义的研究课题,并且在其他类型合成中也具有重大的潜力。
【图文】：

示意图,染料,近红外,实例

图１．２．３．５通过Ｃ－Ｈ和Ｃ－Ｓ键活化实现的偶联反应的研究实例逦２９逡逑图２．１邋ＢＯＤＤＰＹ类染料母核结构以及对其修饰的研宄发展实例逦逦３２逡逑图２．２．１新型的氮杂ＢＯＤＩＰＹ染料逦３３逡逑图２．２．２新型ＢＯＤＩＰＹ染料分子的设计路线１示意图逦３４逡逑

半导体量子点,稀土配合物,近红外,染料

具体包含了两大类，即半导体量子点（ＱＤｓ）邋［６］和单壁碳纳米管（ＳＷＮＴ）。据了解，，已经逡逑报道的具有ＮＩＲ焚光性质的半导体量子点包括Ａｇ２Ｓｍ＊邋Ａｇ２Ｓｅ［８］、ＣｄＴｅ以及合金等，它逡逑们拥有量子产率比较高，激发谱较宽从而可以实现多色激发，并且Ｓｔｏｋｅｓ位移较大所以具逡逑有背景干扰低、对生物样品的光损伤小、样品穿透性强、检测灵敏度高等优点。但此类染逡逑料因为含Ｃｄ等重金属离子，潜在毒性较大，所以限制了其在生物体系的应用此外当逡逑光照ＱＤｓ时，会出现光的闪烁时而明时而暗，从而导致它们并不适合应用到成像领域，逡逑即“ｂｌｉｎｋｉｎｇ”现象［１（）］。ＳＷＮＴ类染料的生物相容性相对比较好，且有较好的光稳定性，以逡逑及荧光寿命较短比较适合成像，但是它的不足之处就是荧光量子产率较低，并且容易聚集逡逑会导致荧光淬灭。逡逑第三类近红外染料则是稀土配合物类型的ＮＩＲ材料，具体包含的主要是Ｅｕ３＋和Ｔｂ３＋逡逑的配合物［１１］荧光探针，它们拥有Ｓｔｏｃｋｓ位移较大，和毫秒级的荧光寿命，因此可以应用到时逡逑间分辨荧光检测技术和生物技术领域［１１］。但是也存在成膜困难、制备工艺复杂、使用时易逡逑结晶、从而导致使用寿命短以及荧光量子效率不高等有待改善的问题。逡逑
【学位授予单位】：湖北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ617

【参考文献】