具有两亲结构的荧光探针在分子有序组合体中的应用的研究.pdf

Applications of Fluorescent Probes with Amphiphilic Structure in Organized Molecular Assemblies A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate：Zhao Lan Supervisor：Associate Prof. Zhang Xiaofeng Associate Prof. Gao Lining Chang’an University, Xi’an, China 摘 要 分子有序组合体是表面活性剂分子在溶液中聚集而形成的一种稳定的非光学活性 体系。荧光探针技术是一种利用其物质光物理和光化学特性，在分子水平上研究体系的 物理、化学过程并检测某种特殊环境材料的结构及物理性质的一种方法。荧光探针的荧 光参数 （如激发和发射波长、荧光强度、荧光寿命、荧光各向异性等）可随环境性质改 变而改变。但是，传统荧光探针难溶于水且在聚集体中位置不固定或不确定，因此不能 很好地表征聚集体的微环境。通过合理的化学修饰将荧光基团连接在两亲结构中所得的 一类水溶性表面活性荧光探针，不但保留了原有对所处微观环境的敏感特性，而且良好 的水溶性使其能参与聚集体的形成过程，固定荧光基团在聚集体中的位置，从而反映所 在区域的微观信息。 基于以上考虑，本工作选用对微极性敏感的芘为荧光基团，设计并合成一种荧光标 记的阳离子型表面活性剂 PSC-DTAB 。此外，对 NBD 标记的非离子型表面活性物质 2-NBD-ch、3-NBD-ch 和 4-NBD-ch 的光物理行为和其在分子有序组合体形成与转变中 的应用进行了研究，得出如下结论： (1) 经过合理修饰含NBD 的非离子型表面活性荧光探针n-NBD-ch 具有典型的ICT 化合物的结构特征；相比4-NBD-ch 荧光探针的→*跃迁，2-NBD-ch 和3-NBD-ch 表 现出→*跃迁和n→*跃迁，具有明显的双重荧光特性。 (2)荧光探针2-NBD-ch和3-NBD-ch很好地保留了NBD基团的极性依赖性和粘度依赖 性。540 nm处发射波长随环境极性增大而红移，在一定极性范围内I430/I540 随环境极性增 大而增大；荧光各向异性值和红移激发漂移程度随环境粘度的增大而增大。4-NBD-ch 部分保留了这些性质。这些有效微观信息为该类探针在两亲分子聚集体形成和转变中的 应用奠定了基础。 (3) 2-NBD-ch和3-NBD-ch能很方便地通过NBD基团的最大发射波长和I380/I540值测 定经典阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的临界胶束浓度 CMC 。与2-NBD-ch和3-NBD-ch相比，4-NBD-ch疏水碳链加长，在水中的溶解度极小， 导致其发光强度很弱，不能测定经典表面活性剂的CMC 。 (4) 2-NBD-ch、3-NBD-ch 和4-NBD-ch 的最大发射波长、荧光强度、荧光各向异性 值和红移激发漂移程度均能很好地反映不同类型聚集体之间的差异，给出有效的微观信 I 息，从而在不同聚集体之间的转变中得以应用。三者相比较，其荧光信号随聚集体转变 而改变的幅度相当，2-NBD-ch、3-NBD-ch 并未显示出优势。 (5) 与传统荧光探针芘和DPH 相比，n-NBD-ch 能更为有效地反映聚集体的转变； 与阴离子型探针相比，弥补了其因静电相互作用而不能测定典型阳离子表面活性剂的缺 陷。 关键词：分子有序组合体，荧光探针，NBD ，聚集体的形成，聚集体的转变 II Abstract Molecular assemblies are defined as a kind of stable non-optically active system which i