苯并咪唑类荧光化合物的合成及性能研究

论文摘要

咪唑类化合物是类含有两个氮原子的杂环化合物，在生物体内的很多酶中参与和金属离子的配位，例如碳酸酐水解酶﹑碱性磷酸酶和超氧化物歧化酶均含有咪唑结构，它们是一类十分重要的生物配体，对生物体的许多功能有着非常重要的作用。其中苯并咪唑类化合物及其配合物具有良好的生物活性，例如具有抗癌﹑抗真菌﹑镇痛消炎﹑抗风湿﹑杀虫﹑除草等功能，是类很重要的药物中间体，在医药和农药领域被广泛应用，很多医药和农药都含有苯并咪唑结构。另外苯并咪唑类化合物由于其特殊的结构和良好的反应活性，在增敏剂和特殊材料领域也被广泛研究和应用。2-（2ˊ-羟基苯基）苯并咪唑类化合物可以通过分子内质子转移，发射出Stokes位移大﹑荧光量子收率高的特征荧光，另外由于它很容易和过渡金属离子形成配合物，导致其荧光性质发生改变，因此在荧光检测领域应用广泛，几十年来对此类化合物的研究和报导一直十分活跃。本论文以取代水杨醛和取代邻苯二胺为原料，合成了系列含有羟甲基、氯甲基、羧基、甲酰基、硝基、甲基等不同取代基的苯并咪唑类荧光化合物，测定了这些荧光化合物在乙醇中的紫外吸收和荧光发射光谱，探讨了不同取代基对其荧光性质的影响。通过测定在乙醇溶液中Cu2+、Zn2+﹑K+﹑Mg2+﹑Al3+﹑Ca2+﹑Cd2+﹑Co2+﹑Hg2+﹑Mn2+﹑Na+﹑Fe3+对所合成的系列苯并咪唑类荧光化合物的荧光性质的影响，发现Fe3+对化合物2a具有明显的荧光淬灭效果，而其它金属离子对其荧光淬灭效果并不明显，这说明化合物2a对Fe3+具有良好的选择性，可以作为荧光淬灭型Fe3+荧光传感器开展进一步的研究。2-（2ˊ-羟基苯基）苯并咪唑类荧光化合物具有Stokes位移大﹑荧光量子收率高﹑易于和过渡金属离子配位的优点，但是其水溶性很差，在水中几乎不溶，作为荧光传感器，这在很大程度上限制了它在生产生活各个领域的应用。本实验室曾尝试过在2（-2ˊ-羟基苯基）苯并咪唑结构上引入羟基﹑羧基﹑磺酸基等亲水性集团改善其水溶性，但是效果并不理想。本论文通过在2-（2ˊ-羟基苯基）苯并咪唑结构上引入季铵盐结构，大大改善了此类化合物的水溶性，合成出了系列水溶性苯并咪唑类荧光化合物。测定了这些荧光化合物在水中的溶解度﹑紫外和荧光光谱及Cu2+、Zn2+﹑K+﹑Mg2+﹑Al3+﹑Ca2+﹑Cd2+﹑Co2+﹑Hg2+﹑Mn2+﹑Na+﹑Fe3+对它们荧光性质的影响，发现化合物VI对Cu2+具有良好的选择性，仅有Cu2+对它有明显的荧光淬灭效果。测定了化合物VI与Cu2+形成的配合物在水溶液中与谷胱甘肽﹑半胱氨酸甲酯盐酸盐﹑巯基乙酸﹑巯基乙胺盐酸盐作用后的光谱性质，发现化合物VI可以作为荧光恢复型巯基荧光传感器，且对谷胱甘肽有较好的选择性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 荧光概述
• 1.1.1 荧光的产生机理
• 1.1.2 荧光的特征
• 1.1.3 影响荧光化合物荧光性质的环境因素
• 1.1.4 荧光化合物结构与荧光性质间的关系
• 1.2 苯并咪唑类荧光化合物概述
• 1.3 荧光探针技术概述
• 1.3.1 荧光探针技术概述
• 1.3.2 有机荧光探针分子的分类
• 1.4 本论文研究内容
• 第二章 苯并咪唑衍生物的合成方法及光谱性质研究
• 2.1 实验方案设计
• 2.1.1 羟甲基取代的苯并咪唑类化合物的合成
• 2.1.2 氯甲基取代的苯并咪唑类化合物的合成
• 2.1.3 羧基取代的苯并咪唑类化合物的合成
• 2.1.4 氯甲酰基取代的苯并咪唑类化合物的合成
• 2.1.5 甲酰基取代的苯并咪唑类化合物的合成
• 2.2 实验仪器、设备及试剂
• 2.2.1 实验仪器及设备
• 2.2.2 主要试剂及原料
• 2.3 目标化合物的合成
• 2.3.1 羟甲基取代的苯并咪唑类化合物的合成
• 2.3.2 氯甲基取代的苯并咪唑类化合物的合成
• 2.3.3 羧基取代的苯并咪唑类化合物的合成
• 2.3.4 氯甲酰基取代的苯并咪唑类化合物的合成
• 2.3.5 甲酰基取代的苯并咪唑类化合物的合成
• 2.3.6 主要目标化合物的核磁数据
• 2.4 目标化合物的光谱性质测定
• 2.4.1 目标化合物的紫外及荧光性质测定
• 2.4.2 不同金属离子对目标化合物荧光性能的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 水溶性巯基荧光传感器的合成及性质研究
• 3.1 实验仪器、设备及试剂
• 3.1.1 主要试剂及原料
• 3.1.2 实验仪器及设备
• 3.2 实验方案设计
• 3.3 目标化合物的合成
• 3.4 目标化合物在水中的溶解度
• 3.5 金属离子对目标化合物光谱性质的影响
• 2+配合物与巯基化合物作用后的光谱性质变化'>3.6 化合物Ⅵ的 Cu²⁺配合物与巯基化合物作用后的光谱性质变化
• 3.7 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢
• 附录