新型阳离子型金属配合物和聚合物的合成、性质表征及与DNA的相互作用研究

论文摘要

钌配合物由金属钌与配体两部分组成,具有刚性的八面体结构、良好的光热稳定性、较好的溶解性以及丰富的氧化还原性质等特点,因此在生物大分子识别、电化学发光、太阳能电池以及有机电致发光器件等领域都有广泛的应用前景。另一方面阳离子型共轭聚合物材料通常具有很好的荧光特性,尤其在生物大分子识别方面比小分子材料更有优势,表现在与生物大分子相互作用过程中电荷与能量可以沿着共轭高分子的刚性长链传递,能够显著地对相互作用的信号进行放大,所以这类材料在生物大分子的检测方面受到了人们的广泛关注,发展非常迅速。本论文设计合成了几种新型的阳离子型钌联吡啶配合物和聚双吡啶盐,研究了它们的性质以及与DNA的相互作用。第一部分:设计合成了三种新型的钌联吡啶配合物,表征了其性能,研究了它们与DNA的相互作用。首先,通过在具有优异的光物理及电化学性能的钌联吡啶配合物(Ru（bpy）32+)母体结构上引入一些具有特殊功能的基团,设计合成了三种阳离子型配合物012、015和016。然后,通过紫外可见光谱、荧光光谱及循环伏安法表征了这三种钌配合物的光物理以及电化学性能。实验结果表明这些钌配合物具有特征的MLCT跃迁以及稳定的氧化还原性质。接着,研究了这三种配合物的电致发光性能,其器件结构为ITO/PEDOT-PSS/complex/Al,器件发出纯正的红光,但发光效率极低,可能由于配合物的溶解度较差。最后,研究了这三种配合物与DNA的相互作用。通过考察DNA的加入量对三种配合物的紫外可见光谱、荧光光谱的影响,探讨了这三种配合物与DNA的结合模式、结合常数以及不同的配体类型和结构对二者之间相互作用的影响。第二部分:设计合成了两种阳离子型聚双吡啶盐,表征了其性能,研究了它们与DNA相互作用。首先,通过杯[4]芳烃二胺衍生物与双嗡盐逐步聚合制备了两种新型的聚双吡啶盐。这种聚双吡啶盐的结构特征在于:1)双吡啶盐结构单元作为荧光基团,由于其带有正电荷,大大提高了聚合物的亲水性,而且能够与DNA上带有负电荷的磷酸根形成静电相互作用;2)杯[4]芳烃结构单元具有良好的脂溶性,结构柔性,可以灵活地适应DNA分子二级结构的多样性。然后,利用核磁共振光谱、红外光谱、元素分析等分析手段对聚合物的结构进行了确定。接着,对它们的热性能、结晶度以及溶解性进行了表征,实验结果表明:这两种聚合物在N2和空气中均表现出很好的热稳定性;它们在常见有机溶剂中也显示出很好的溶解性。采用紫外可见光谱和荧光光谱的方法研究了这两种聚合物溶液的光谱性质,考察了实验条件比如激发波长,溶剂极性等对聚合物光谱性质的影响。最后,通过荧光滴定法和透射电子显微镜法等手段研究了这两种聚合物与DNA的相互作用,结果表明这类聚合物对DNA有浓缩作用,其主要的驱动力可能是静电相互作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钌配合物的性质及其应用
• 1.1.1 钌联吡啶配合物性质
• 1.1.2 钌配合物和DNA 的相互作用及其应用
• 1.1.3 钌配合物在电致发光器件中的应用
• 1.2 阳离子型聚合物与DNA 相互作用的研究及其应用
• 1.2.1 阳离子型共轭聚合物与DNA 相互作用研究及在DNA 检测中的应用
• 1.2.2 阳离子型非共轭聚合物与DNA 相互作用研究及在DNA 检测中的应用
• 1.3 本论文的研究思路及选题意义
• 1.3.1 阳离子型钌联吡啶配合物的合成、性质及与DNA 相互作用的研究
• 1.3.2 新型聚双吡啶盐的合成、性质及与DNA 相互作用的研究
• 第二章 新型阳离子型钌配合物的合成、性质及与小牛胸腺DNA 的相互作用研究
• 2.1 引言
• 2.2 试剂与仪器
• 2.3 配合物的合成
• 2.3.1 配合物012 的合成
• 2.3.2 配合物015 的合成
• 2.3.3 配合物016 的合成
• 2.4 钌配合物溶液态的光物理性质
• 2.4.1 三种配合物的紫外光谱
• 2.4.2 三种配合物的荧光光谱
• 2.5 钌配合物的电化学性质
• 2.6 以钌配合物为发光材料的电致发光器件的制备及性能研究
• 2.7 钌配合物与小牛胸腺DNA 相互作用的光谱研究
• 2.7.1 配合物012 与DNA 相互作用的光谱滴定研究
• 2.7.2 配合物015 与DNA 相互作用的光谱滴定研究
• 2.7.3 配合物016 与DNA 相互作用的光谱滴定研究
• 2.8 本章小结
• 第三章 主链含有杯[4]芳烃的聚双吡啶盐的制备、性质表征及与DNA 相互作用研究.
• 3.1 引言
• 3.2 试剂与仪器
• 3.3 聚双吡啶盐的合成
• 3.4 聚双吡啶盐的性质表征
• 3.4.1 聚双吡啶盐结构表征
• 3.4.2 聚双吡啶盐的热稳定性
• 3.4.3 聚双吡啶盐的结晶度和溶解性
• 3.4.4 聚双吡啶盐的光学性质
• 3.5 聚双吡啶盐与DNA 相互作用的初步研究
• 3.6 本章小结
• 第四章 全文总结
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢