基于AIE和DTBET機理的超靈敏比率型熒光探針的構建及其性能研究
發(fā)布時間：2021-10-19 22:58
比率型熒光探針可以通過兩個發(fā)射帶的內(nèi)置校正消除誤差并提高靈敏度,在檢測目標物的過程中可明顯觀察到熒光變化,實現(xiàn)熒光直觀性檢測。目前,開發(fā)出具有實用價值的新型比率型熒光探針是一大研究熱點。本論文中,基于通鍵能量轉移機理,設計了兩種基于羅丹明-四苯乙烯衍生物的比率型熒光傳感器,分別用于檢測生物體內(nèi)的Hg2+和次氯酸分子。主要研究內(nèi)容如下:第一章介紹了熒光探針的研究背景,熒光探針的作用機理,基于通鍵能量轉移機理的熒光探針的研究進展,以及本論文的研究內(nèi)容。第二章提出了一種基于通鍵能量轉移機理的Hg2+比率型熒光探針TR-Hg。探針TR-Hg由四苯乙烯（能量供體）和羅丹明B硫代內(nèi)酯（能量受體）組成。由于羅丹明閉環(huán)結構不發(fā)射熒光,探針TR-Hg只發(fā)射四苯乙烯部分的熒光。與Hg2+反應后,羅丹明部分的螺內(nèi)酰胺環(huán)打開,發(fā)生通鍵能量轉移過程,四苯乙烯部分的熒光消失,發(fā)射羅丹明部分的紅光。結合聚集誘導發(fā)射效應和通鍵能量轉移機理的優(yōu)點,消除了能量轉移過程中暗能量供體的發(fā)射泄露,能量轉移效率接近100%。數(shù)據(jù)表明,探針TR-Hg對Hg...
【文章來源】：廣東工業(yè)大學廣東省
【文章頁數(shù)】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
熒光探針的組成
第一章緒論3低，電子供體的HOMO和熒光團的HOMO能級間電子的轉移被抑制，即a-PET過程被阻斷，熒光恢復[24]。d-PET過程是指激發(fā)態(tài)電子從熒光團轉移到電子受體部分，電子受體的LUMO能級介于熒光團的LUMO和HOMO之間。當吸收激發(fā)光子后，熒光團LUMO上的電子將轉移到電子受體的LUMO上，而不會返回HOMO發(fā)射熒光。這就是d-PET的淬滅過程。當探針與目標物結合后，電子受體的氧化還原電位升高，從而使電子受體的LUMO在能量上比熒光團的LUMO高，兩個能級間的電子轉移被抑制，即d-PET過程被阻斷，熒光恢復[24]。在小分子熒光探針的設計過程中，PET機理是應用最廣泛的機理。通常情況下，熒光探針發(fā)生PET過程導致熒光被淬滅，并且通過與目標物結合抑制這一過程而恢復熒光[25,26]。圖1-2PET機理示意圖Fig1-2SchematicdiagramofthePETmechanism1.3.2分子內(nèi)電荷轉移（ICT）在基于分子內(nèi)電荷轉移（IntramolecularChargeTransfer，ICT）機理的熒光傳感器中，熒光團的一端是電子供體，另一端是電子受體，二者共軛相連，形成一個具有兩種功能的單一實體，既可以作為電子供體，也可以作為電子受體[7,11]。如圖1-3所示，當陽離子與熒光探針中的供電子基團結合后，由于陽離子降低了電子供體的給電子特性，削弱了體系的共軛程度，HOMO和LUMO的能級差變大，從而引起吸收光譜和發(fā)射光譜法發(fā)生藍移。相反，當陽離子與熒光探針中的吸電子基團結合，由于陽離子增加了該熒光基團的吸電子特性，增強了該體系的共軛程度，HOMO和LUMO的能級差變小，從而引起吸收光譜和發(fā)射光譜紅移[1,22]。基于ICT機理的化學傳感器，在與目標物結合后會引起發(fā)射光譜紅移或藍移，產(chǎn)生一個比率信號，常用于比率型熒光探針的設計。
廣東工業(yè)大學碩士論文4圖1-3ICT機理示意圖Fig1-3SchematicdiagramoftheICTmechanism1.3.3聚集誘導發(fā)光（AIE）一般情況下，有機物分子分散在溶液中發(fā)射熒光，而分子處于聚集狀態(tài)時不發(fā)射熒光，這種現(xiàn)象被稱為聚集引起的熒光淬滅（Aggregation-CausedQuenching，ACQ）[27]。然而，2001年唐本忠院士的團隊[28]發(fā)現(xiàn)一些有機分子分散在溶液中時幾乎不發(fā)射熒光，但是當它們聚集時發(fā)射很強的熒光，他們將這種不尋常的熒光發(fā)射現(xiàn)象稱為聚集誘導發(fā)射（Aggregation-InducedEmission，AIE）。在聚集狀態(tài)下，ACQ染料通常發(fā)生紅移，并且熒光強度減弱，而AIE染料的熒光發(fā)射強度顯著提高，發(fā)射位移沒有明顯變化。如圖1-4所示，苝是典型的ACQ分子，在四氫呋喃溶液中發(fā)射很強的熒光，當溶液中水的含量逐漸增加時，苝染料溶解度逐漸降低，分子逐漸聚集，熒光強度減弱。而六苯硅（HPS）是典型的AIE分子，在四氫呋喃溶液中不發(fā)射熒光，當溶液中水含量逐漸增加時，HPS分子逐漸聚集，發(fā)射熒光。
本文編號：3445759
【文章來源】：廣東工業(yè)大學廣東省
【文章頁數(shù)】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
熒光探針的組成
第一章緒論3低，電子供體的HOMO和熒光團的HOMO能級間電子的轉移被抑制，即a-PET過程被阻斷，熒光恢復[24]。d-PET過程是指激發(fā)態(tài)電子從熒光團轉移到電子受體部分，電子受體的LUMO能級介于熒光團的LUMO和HOMO之間。當吸收激發(fā)光子后，熒光團LUMO上的電子將轉移到電子受體的LUMO上，而不會返回HOMO發(fā)射熒光。這就是d-PET的淬滅過程。當探針與目標物結合后，電子受體的氧化還原電位升高，從而使電子受體的LUMO在能量上比熒光團的LUMO高，兩個能級間的電子轉移被抑制，即d-PET過程被阻斷，熒光恢復[24]。在小分子熒光探針的設計過程中，PET機理是應用最廣泛的機理。通常情況下，熒光探針發(fā)生PET過程導致熒光被淬滅，并且通過與目標物結合抑制這一過程而恢復熒光[25,26]。圖1-2PET機理示意圖Fig1-2SchematicdiagramofthePETmechanism1.3.2分子內(nèi)電荷轉移（ICT）在基于分子內(nèi)電荷轉移（IntramolecularChargeTransfer，ICT）機理的熒光傳感器中，熒光團的一端是電子供體，另一端是電子受體，二者共軛相連，形成一個具有兩種功能的單一實體，既可以作為電子供體，也可以作為電子受體[7,11]。如圖1-3所示，當陽離子與熒光探針中的供電子基團結合后，由于陽離子降低了電子供體的給電子特性，削弱了體系的共軛程度，HOMO和LUMO的能級差變大，從而引起吸收光譜和發(fā)射光譜法發(fā)生藍移。相反，當陽離子與熒光探針中的吸電子基團結合，由于陽離子增加了該熒光基團的吸電子特性，增強了該體系的共軛程度，HOMO和LUMO的能級差變小，從而引起吸收光譜和發(fā)射光譜紅移[1,22]。基于ICT機理的化學傳感器，在與目標物結合后會引起發(fā)射光譜紅移或藍移，產(chǎn)生一個比率信號，常用于比率型熒光探針的設計。
廣東工業(yè)大學碩士論文4圖1-3ICT機理示意圖Fig1-3SchematicdiagramoftheICTmechanism1.3.3聚集誘導發(fā)光（AIE）一般情況下，有機物分子分散在溶液中發(fā)射熒光，而分子處于聚集狀態(tài)時不發(fā)射熒光，這種現(xiàn)象被稱為聚集引起的熒光淬滅（Aggregation-CausedQuenching，ACQ）[27]。然而，2001年唐本忠院士的團隊[28]發(fā)現(xiàn)一些有機分子分散在溶液中時幾乎不發(fā)射熒光，但是當它們聚集時發(fā)射很強的熒光，他們將這種不尋常的熒光發(fā)射現(xiàn)象稱為聚集誘導發(fā)射（Aggregation-InducedEmission，AIE）。在聚集狀態(tài)下，ACQ染料通常發(fā)生紅移，并且熒光強度減弱，而AIE染料的熒光發(fā)射強度顯著提高，發(fā)射位移沒有明顯變化。如圖1-4所示，苝是典型的ACQ分子，在四氫呋喃溶液中發(fā)射很強的熒光，當溶液中水的含量逐漸增加時，苝染料溶解度逐漸降低，分子逐漸聚集，熒光強度減弱。而六苯硅（HPS）是典型的AIE分子，在四氫呋喃溶液中不發(fā)射熒光，當溶液中水含量逐漸增加時，HPS分子逐漸聚集，發(fā)射熒光。
本文編號：3445759
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