吡啶-2，6-二甲酸二甲酯衍生物的双光子吸收材料的合成及其应用研究

论文摘要

双光子吸收材料是非线性光学领域研究的热点。强双光子吸收材料在双光子荧光显微成像、三维光信息存储、光限幅、激光上转换、三维微加工以及光动力学诊疗等方面的良好应用前景,引起了研究者们的极大兴趣。有机双光子吸收材料具有比无机双光子吸收材料更高的双光子活性,具有可设计性和可裁接性。本文设计合成了三种以吡啶-2,6-二甲酸甲酯及其衍生物为吸电子基的双光子荧光化合物。论文内容分为两个部分。第一部分,设计合成了一种以吡啶-2,6-二甲酸为吸电子基的高水溶性双光子吸收材料（B1）。用质谱、元素分析、核磁等手段对其结构进行了表征。通过飞秒脉冲Z-扫描技术测得其双光子吸收截面为38GM,并将其应用于生物细胞的双光子荧光成像中,得到理想的效果。该材料还具有很好的pH荧光探针性能。第二部分,设计合成了两种以三苯胺为核心,以吡啶-2,6-二甲酸甲酯为吸电子基的多枝分子（B2,B3）。并对产物进行了结构表征。实验结果表明,随着枝数的增加,双光子吸收截面显著增强。两种化合物的双光子吸收截面分别为208GM,376GM,具有很好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 非线性光学材料的基本原理
• 1.2.1 双光子吸收原理简介
• 1.2.2 双光子吸收材料的特点
• 1.2.3 双光子吸收材料的用途
• 1.2.4 有机双光子材料的特点
• 1.2.5 有机双光子吸收材料的研究进展
• 1.3 pH 荧光探针的发展与前景
• 1.4 课题的提出
• 第二章 一种高水溶性的双光子荧光分子B1 的合成
• 2.1 引言
• 2.2 实验仪器与试剂
• 2.2.1 仪器
• 2.2.2 试剂
• 2.3 目标化合物的合成
• 2.3.1 吡啶-2,6-二甲酸的合成
• 2.3.2 吡啶-2,6-二甲酸二甲酯的合成
• 2.3.3 4-羟甲基吡啶-2,6-二甲酸二甲酯的合成
• 2.3.4 4-氯亚甲基吡啶-2,6-二甲酸二甲酯的合成
• 2.3.5 4–碘亚甲基吡啶-2,6-二甲酸二甲酯的合成
• 2.3.6 氯化4-亚甲基三苯基磷基-吡啶-2,6-二甲酸二甲酯的合成
• 2.3.7 N,N-双羟乙基苯胺的合成
• 2.3.8 N,N-二乙酰氧基乙基苯胺的合成
• 2.3.9 N,N-二乙酰氧基乙基苯甲醛的合成
• 2.3.10 （E）-4-[4-（二乙酰氧基乙基氨基）苯乙烯基]吡啶-2,6-二甲酸甲酯的合成
• 2.3.11 （E）-4-[4-（双羟乙基氨基）苯乙烯基]吡啶-2,6-二甲酸B1 的合成
• 2.4 结果与讨论
• 2.5 本章小结
• 第三章 目标化合物B1 的光学性质
• 3.1 仪器
• 3.2 目标化合物的线性光学性质
• 3.2.1 单光子荧光量子产率
• 3.2.2 B1 在水溶液中的单光子荧光量子产率
• 3.2.3 目标化合物B1 的单光子吸收光谱
• 3.2.4 目标化合物B1 的单光子荧光光谱
• 3.2.5 双光子荧光成像
• 3.3 本章小结
• 第四章 以三苯胺为核心多枝状荧光分子B2、B3 的合成
• 4.1 引言
• 4.2 实验中的药品和仪器
• 4.3 目标化合物 B2 和 B3 合成路线
• 4.3.1 三苯胺的合成
• 4.3.2 二苯基氨基苯甲醛的合成
• 4.3.3 4，4-二醛基三苯胺的合成
• 4.3.4 4，4，4-三醛基三苯胺的合成
• 4.3.5 （E）-双（4-（2，6-二甲酸二甲酯）吡啶苯乙烯基）三苯胺B2 的合成
• 4.3.6 （E）-三（4-（2，6-二甲酸二甲酯）吡啶苯乙烯基）三苯胺B3 的合成
• 4.4 合成的讨论
• 4.4.1 关于三苯胺的合成的讨论
• 4.4.2 双（4-甲酰苯基）苯胺的合成
• 4.5 本章小结
• 第五章 目标化合物B2 和B3 光学性质
• 5.1 引言
• 5.2 目标化合物B2 和B3 的光学性质
• 5.2.1 化合物B2 和B3 的单光子吸收光谱
• 5.2.2 化合物B2 和B3 的单光子荧光光谱
• 5.2.3 化合物B2 和B3 单光子荧光量子产率
• 5.3 化合物B2 与B3 的双光子吸收光学性质
• 5.3.1 化合物B2 与B3 的双光子吸收截面
• 5.3.2 化合物B2 与B3 的双光子荧光光谱
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结
• 附图
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的文章和取得的成果