新型Aza-BODIPY荧光染料的合成、表征及性能研究

论文摘要

Aza-BODIPY荧光染料是近十年才发展起来,并受到广泛重视的一类较新型荧光化合物。它们具有极好的光物理性质,例如:较大的紫外吸收波长和荧光发射波长、较高的荧光量子产率、较高的摩尔吸光系数、较窄的荧光光谱半峰宽、较高的光稳定性等等。它极有可能作为光敏剂应用于光动力学治疗。本文以芳基乙酮和芳基甲醛为最初原料,经四步反应得到十个aza-BODIPY荧光染料1a1j,其中五个新型aza-BODIPY荧光染料1a1e,五个二茂铁取代的新型aza-BODIPY荧光染料1f1j。芳基乙酮和芳基甲醛经羟醛缩合得到中间体查尔酮2a2j,收率6594%;再与硝基甲烷Michael加成得到1-芳基-3-芳基-4-硝基丁酮3a3j,收率7081%;与醋酸铵缩合成环得到对称的氮杂四芳基二吡咯甲川类化合物4a4j,收率2441%;最后与三氟化硼络合得到aza-BODIPY荧光染料1a1j,收率6390%。用IR、1H-NMR、（13）C-NMR、MS和元素分析等方法对所有新化合物进行了表征。本文还对其反应条件进行了探索。本文对新型aza-BODIPY荧光染料1a1j做了紫外吸收光谱和荧光发射光谱,通过对光谱的研究发现,荧光染料1a1e都具有较高的摩尔吸光系数,在aza-BODIPY母环的3、5位或1、7位苯环的4位有供电子取代基时能使化合物的最大紫外吸收波长和荧光发射波长红移。由于二茂铁基的引入,荧光染料1f1j的紫外吸收光谱出现了两个强吸收峰,分别在600700nm和800900nm之间。但其荧光发射光谱在900nm以内没有发射峰。同时测试了1a1f的电化学性能,从电化学数据得出:3,5位或1,7位的苯环对位的取代基对氧化还原电位有较大影响,供电子基团会降低染料的氧化还原电位,而吸电子基团会提高染料的氧化还原电位,使染料的光稳定性更好。由于二茂铁的引入使aza-BODIPY荧光染料并没有出现氧化峰,说明这类荧光染料更难被氧化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 荧光染料的种类及主要特点
• 1.3 荧光产生的理论基础
• 1.4 描述荧光特性的参数
• 1.5 分子结构与荧光的关系
• 1.6 描述紫外光谱特性的一些参数
• 1.7 可作为光敏剂的荧光染料
• 1.8 Aza-BODIPY 荧光染料的研究进展
• 1.9 Aza-BODIPY 荧光染料的设计理由
• 第二章 Aza-BODIPY荧光染料的合成
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 1e 的合成路线'>2.2.2 Aza-BODIPY 荧光染料1a¹e 的合成路线
• 2.2.3 中间体查尔酮的合成
• 2.2.4 中间体1-芳基-3-芳基-4-硝基丁酮的合成
• 4e 的合成'>2.2.5 中间体对称的氮杂四芳基二吡咯甲川类化合物4a⁴e 的合成
• 1e 的合成'>2.2.6 aza-BODIPY 荧光染料1a¹e 的合成
• 1j 的合成路线'>2.2.7 二茂铁取代aza-BODIPY 荧光染料1f¹j 的合成路线
• 2.2.8 甲酰基二茂铁的制备
• 2.2.9 乙酰基二茂铁的制备
• 2j）的合成'>2.2.10 1-芳基-3-二茂铁基-2-烯丙基-1-酮（2f²j）的合成
• 3j）的合成'>2.2.11 中间体-1-二茂铁基-3-芳基-4-硝基丁酮（3f³j）的合成
• 4j 的合成'>2.2.12 中间体氮杂四芳基二吡咯甲川类化合物4f⁴j 的合成
• 1j 的合成'>2.2.13 二茂铁取代aza-BODIPY 荧光染料1f¹j 的合成
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 Aza-BODIPY 荧光染料合成的可能反应机理
• 2.3.2 Aza-BODIPY 荧光染料合成的反应条件优化
• 2.3.3 部分化合物的结构表征
• 2.4 本章小结
• 第三章 Aza-BODIPY荧光染料的光谱性质
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 Aza-BODIPY 荧光染料紫外和荧光光谱的测定
• 3.2.3 Aza-BODIPY 荧光染料循环伏安曲线的测定
• 3.3 结果和讨论
• 1j 的光谱性质'>3.3.1 Aza-BODIPY 荧光染料1a¹j 的光谱性质
• 3.3.2 Aza-BODIPY 荧光染料的电化学性质
• 3.4 本章小结
• 第四章 总结和展望
• 4.1 总结
• 4.2 展望
• 参考文献
• 附图
• HNMR 图谱'>1 部分物质1^HNMR 图谱
• CNMR 图谱'>2 部分物质（13）^CNMR 图谱
• 3 部分物质MS 图谱
• 4 部分物质IR 图谱
• 致谢
• 硕士期间发表的论文