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吡啶-2，6-二甲酸类多胺基多羧基衍生物及其稀土配合物的合成与荧光性能研究

2020-12-01阅读(1031)

吡啶-2，6-二甲酸类多胺基多羧基衍生物及其稀土配合物的合成与荧光性能研究

论文摘要

吡啶-2,6-二甲酸（DPA）与水杨酸、邻菲啰啉二酸有机配体相比,对稀土离子具有更强的敏化发光能力,其作为敏化剂与稀土离子(Tb3+、Eu3+)结合形成的配合物具有手性,这可以通过测量圆偏振发光光谱获得更多的光谱信息,从而可以了解生物大分子局部结构。而吡啶-2,6-二甲酸类多胺基多羧基衍生物的稀土配合物稳定性好,荧光强度高,荧光寿命长,被用作标记蛋白质,用于时间分辨免疫分析（TR-FIA）领域,并已经成功的应用于食品卫生监测、医学及生物等领域。在综合文献的基础上,本文以吡啶-2,6-二甲酸为起始物,设计合成出了三种未见文献报道的有机配体2,6-二（N,N-二羧甲基氨基）亚甲基吡啶,2,6-二（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸）吡啶和2-（3-甲基吡唑-1-亚甲基-5-甲酸）-6-（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸）吡啶,它们的稀土配合物具有较好的平面性和刚性,有利于电子的流通。以吡啶-2,6-二甲酸（1）为起始物,先将羧基甲酯化,再用NaBH4-LiCl成功地将吡啶-2,6-二甲酸二甲酯（2）的酯基还原为羟甲基得到了吡啶-2,6-二甲醇（3）,并优化了反应条件;然后以40%HBr为反应物将羟基溴代,得到了吡啶-2,6-二溴甲基（4）并优化了此反应的反应条件。溴代产物经过亚胺基二乙酸二甲酯亲核取代,生成2,6-二（2-二甲氧羰基甲基氨基）亚甲基吡啶（5）,水解得到配体2,6-二（N,N-二羧甲基氨基）亚甲基吡啶（6）。吡啶-2,6-二溴甲基（4）经过5-甲基吡唑-3-甲酸甲酯亲核取代,得到了一对主要的异构体产物2,6-二（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸甲酯）吡啶（14）和2-（3-甲基吡唑-1-亚甲基-5-甲酸甲酯）-6-（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸甲酯）吡啶（15）,最后分别水解得到两种新型多齿杂环稀土荧光配体2,6-二（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸）吡啶（16）和2-（3-甲基吡唑-1-亚甲基-5-甲酸）-6-（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸）吡啶（17）。化合物8、9、10、14、15、16、17未见文献报导,其结构通过红外光谱（IR）、元素分析（EA）、氢核磁共振谱（1H-NMR）和质谱（MS）等现代物理方法得以确定。测定了2,6-二（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸）吡啶与稀土离子Tb（Ⅲ）,Eu（Ⅲ）,Sm（Ⅲ）和Gd（Ⅲ）的盐酸盐溶液反应得到的固体稀土配合物的荧光性能;通过热重-差热分析（TG-DTA）测定了这四种固体稀土配合物的热稳定性。制备了2,6-二（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸）吡啶（16）和2-（3-甲基吡唑-1-亚甲基-5-甲酸）-6-（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸）吡啶（17）两种配体与Tb（Ⅲ）,Eu（Ⅲ）的硝酸盐溶液反应的固体稀土配合物,并测定了其荧光性能,对四种配合物固体的荧光强度进行了比较,结果表明配体17的稀土配合物具有较强的荧光强度是较理想的稀土荧光敏化剂。配合物的组成和结构均通过元素分析及红外光谱确定。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述及课题背景
  • 1.1 分子光化学的基本概念和原理
  • 1.1.1 基态
  • 1.1.2 激发态
  • 1.1.3 激发态与基态性质的比较
  • 1.1.4 荧光
  • 1.2 稀土有机配合物光致发光机理及发光性能影响因素
  • 1.2.1 稀土有机配合物光致发光机理
  • 1.2.2 影响稀土配合物光致发光性能的重要因素
  • 1.3 稀土有机发光配合物的类型及其研究进展
  • 1.3.1 稀土-β-二酮配合物的发光体系
  • 1.3.2 稀土有机羧酸配合物的发光体系
  • 1.3.3 稀土大环配合物的发光体系
  • 1.3.4 稀土高分子配合物的发光体系
  • 1.3.5 稀土配合物的研究进展
  • 1.4 稀土有机发光配合物应用
  • 1.4.1 稀土转光薄膜
  • 1.4.2 稀土光致发光配合物在微腔中的应用
  • 1.4.3 稀土离子荧光探针
  • 1.4.4 时间分辨荧光免疫分析
  • 1.4.5 稀土发光材料的应用
  • 1.5 论文的选题背景、意义和主要内容
  • 第二章 配体的设计与合成
  • 2.1 配体的合成路线设计
  • 2.2 实验仪器与试剂
  • 2.2.1 实验中所用的仪器
  • 2.2.2 实验中所用的主要试剂
  • 2.2.3 试剂处理
  • 2.3 实验部分
  • 2.3.1 吡啶-2,6-二甲酸二甲酯的合成
  • 2.3.2 吡啶-2,6-二甲醇的合成
  • 2.3.3 吡啶-2,6-二溴甲基的合成
  • 2.3.4 2,6-二（2-二甲氧羰基甲基氨基）亚甲基吡啶的合成
  • 2.3.5 2,6-二（N,N-二羧甲基氨基）亚甲基吡啶的合成
  • 2.3.6 4-羟甲基吡啶-2,6-二甲酸二甲酯的合成
  • 2.3.7 吡啶-2,4,6-三甲醇的合成
  • 2.3.8 吡啶-2,4,6-三溴甲基的合成
  • 2.3.9 2,4,6-三（2-二甲氧羰基甲基氨基）亚甲基吡啶的合成
  • 2.3.10 β-乙酰基丙酮酸甲酯的合成
  • 2.3.11 5-甲基吡唑-3-甲酸甲酯的合成
  • 2.3.12 2,6-二（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸甲酯）吡啶和2-（3-甲基吡唑-1-亚甲基-5-甲酸甲酯）-6-（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸甲酯）吡啶的合成
  • 2.3.13 2,6-二（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸）吡啶的合成
  • 2.3.14 2-（3-甲基吡唑-1-亚甲基-5-甲酸）-6-（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸）吡啶的合成
  • 2.4 结果与讨论
  • 2.4.1 酯基还原反应工艺优化
  • 2.4.2 羟基溴代反应工艺优化
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 化合物的结构表征
  • 3.1 试验仪器与试剂
  • 1H-NMR和MS图谱及解析'>3.2 所合成化合物的IR、1H-NMR和MS图谱及解析
  • 3.2.1 吡啶-2,6-二甲醇的结构表征
  • 3.2.2 吡啶-2,6-二溴甲基的结构表征
  • 3.2.3 2,6-二（2-二甲氧羰基甲基氨基）亚甲基吡啶的结构表征
  • 3.2.4 2,6-二（N,N-二羧甲基氨基）亚甲基吡啶的结构表征
  • 3.2.5 吡啶-2,4,6-三甲醇的结构表征
  • 3.2.6 吡啶-2,4,6-三溴甲基的结构表征
  • 3.2.7 2,4,6-三（2-二甲氧羰基甲基氨基）亚甲基吡啶的结构表征
  • 3.2.8 5-甲基吡唑-3-甲酸甲酯的结构表征
  • 3.2.9 2,6-二（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸甲酯）吡啶的结构表征
  • 3.2.10 2-（3-甲基吡唑-1-亚甲基-5-甲酸甲酯）-6-（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸甲酯）吡啶的结构表征
  • 3.2.11 2,6-二（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸）吡啶的结构表征
  • 3.2.12 2-（3-甲基吡唑-1-亚甲基-5-甲酸）-6-（5-甲基吡唑-1-亚甲基-3-甲酸）吡啶的结构表征
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 稀土有机配合物的合成、表征与性质研究
  • 4.1 仪器与试剂
  • 4.2 稀土离子溶液的制备
  • 4.2.1 稀土离子盐酸盐溶液的制备
  • 4.2.2 稀土离子硝酸盐溶液的制备
  • 4.3 稀土离子固体配合物的制备
  • 4.4 稀土离子固体配合物的结构表征
  • 4.4.1 配合物的元素分析
  • 4.4.2 配合物的IR图谱
  • 4.5 结果与讨论
  • 4.6 固体稀土配合物的热稳定性研究
  • 4.7 固体稀土配合物的荧光性质
  • 第五章 结论
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 攻读硕士期间发表的论文

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