BODIPY-茚酮类荧光染料和偶氮苯类快速光致变色化合物的合成及性能研究.pdf

摘要

荧光染料自被发现以来，就广泛受到人们的关注，它在生命科学，生态环境和临床

医学等各个方面都发挥着重要的作用。在众多荧光染料中，BODIPY类荧光染料因其具

有良好的光稳定性，高荧光量子产率和摩尔消光系数，对环境（如pH，极性等）不敏

感，易于修饰和调节等特性，成为科研工作的一大研究热点。本论文我们以BODIPY为

母体，通过引入取代基修饰合成了一系列化合物，并对其结构和性质进行探究。

第一章，我们简单介绍了几种常见的荧光化合物，荧光的产生以及BODIPY的基本

骨架、合成方法与应用。概述了BODIPY类衍生物在细胞成像，光动力疗法，荧光探针

以及染料敏化太阳能电池等方面的应用。

第二章，我们通过在BODIPY的2-位或6-位引入醛基，然后利用Knoevenagel缩合

反应与带有不同取代基的茚酮类衍生物进行缩合，合成了一系列具有七元环结构的荧光

染料，并对其进行结构表征和性质测定。由于取代基的不同，我们偶然发现了一种具有

多个手性碳原子结构的产物，通过X射线单晶衍射，确定产物是两种构型的非对应异构

体，其物理性质相同，但化学性质略有不同。茚酮类化合物的引入使得BODIPY分子的

共轭结构增大，分子内的刚性增大，将BODIPY染料的吸收和发射波长有效的推向远红

和近红外区域，该类具有长波乃至近红外的荧光染料在生物成像和临床医学中都有很大

的应用潜力

第三章，我们以BODIPY为母体，通过Knoevenagel反应在其2-或6-位引入2.3-

二氨基马来腈，合成了一种对Cu2+具有专一选择性的“turn-on”型荧光探针。该探针能够

在Cu2+的催化作用下，发生分子内的成环反应，生成具有亮绿色荧光的BODIPY咪唑

类化合物，能够避免因Cu2+的顺磁性而引起的荧光猝灭。通过光谱数据分析，我们发现

该探针对Cu2+有专一的选择性，敏感性强，检测极限低，不会受到其它金属离子干扰。

在生物化学、生命科学和环境检测中应用具有很大潜力。

第四章，我们设计并合成了一些偶氮苯类的快速光致变色化合物，主要由偶氮苯与

类betaine基团进行偶联，并在苯环的对位引入强吸电子基来加快光致变色速率。偶氮

苯在特定激发波长的光照下，发生顺反异构化，分子内的偶极矩增大，极性增强，betaine

基团因极性改变而发生变化。紫外区域内的吸收强度随照射时间的增长而显著降低，可

见光区的吸收峰强度有一定程度的增强，且顺反异构化速率因拉电子基的作用而显著加

快，该类光致变色化合物为光致变色材料的开发提供了新的思路。

关键词：BODIPY，荧光探针，光致变色，偶氮苯

ABSTRACT

Sincefluorescentdyeswerediscovered,muchattentionofscientisthasbeenattractedandithas

beenplayedanimportantroleinbioscience,ecologicalenvironmentandclinicalmedicine.Amongmany

fluorescentcompounds,BODIPYdyeshavebecomeamajorresearchhotspotduetotheirhighmolar

extinctioncoefficient,highfluorescencequantumyield,goodphotostability,environmentalinsensitivity

andeasymodification.Inthisdissertation,aseriesofBODIPYderivativeswithdifferentsubstituentswere

synthesized,andcharacterizedbyNMRtechnique.

Inthefirstchapter,severaltypicalfluorescentcompoundswereintroduced,