【摘要】：基于熒光染料的生物熒光成像技術(shù),是當前基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的一項極為重要的工具之一。該技術(shù)可以通過簡便的操作在三維尺度上對生物組織和細胞等進行實時的可視性的無侵害性的高靈敏監(jiān)測,已然成為目前臨床醫(yī)學(xué)診斷和生物研究中的炙手可熱的課題。尤其是近紅外的熒光成像技術(shù),因為其可以更好地減少生物體組織等自發(fā)熒光的干擾,從而可以更好地提高光學(xué)成像的穿透深度和能力,更大程度的降低光的損失,更是成為目前研究的重中之重。然而這一切的生物成像技術(shù)的研究都建立在獲得良好的熒光染料的基礎(chǔ)上。近紅外染料指的是一類在近紅外區(qū)域(波長700nm)內(nèi)有吸收并且同時其振動波長也落在近紅外波長范圍內(nèi)的重要的功能染料。相比于其他無機近紅外熒光材料,有機近紅外(NIR)染料小分子因為其具有較高的熒光量子產(chǎn)率和較好的生物相容性,以及結(jié)構(gòu)可功能化修飾和光譜范圍可調(diào)等優(yōu)勢更是成為研究者們持續(xù)關(guān)注的熱點。特別是近年來,NIR染料已經(jīng)廣泛被應(yīng)用在光學(xué)成像、腫瘤診斷、熒光標識等領(lǐng)域,但是目前如何簡單高效的合成近紅外染料分子依舊存在著挑戰(zhàn),仍舊是化學(xué)和材料以及生物學(xué)科研究的重點方向。因此在設(shè)計和合成近紅外染料的思路上,需要盡可能的減少合成步驟,快速簡便地獲得目標分子才是最理想的。而碳氫鍵活化作為近年來新興的迅速發(fā)展的一類反應(yīng),憑借著在交叉偶聯(lián)時的原子經(jīng)濟型和環(huán)境友好以合成路徑簡單等優(yōu)勢,越來越受到研究人員的青睞,并且在合成近紅外染料領(lǐng)域發(fā)揮著巨大潛力。尤其是當前利用過渡金屬鈀催化的碳氫C-H活化反應(yīng),已經(jīng)成為構(gòu)建各種有機天然產(chǎn)物分子和各類藥物分子極為有效的手段。其機理是利用導(dǎo)向基團的配位作用,一步反應(yīng)便可以實現(xiàn)C-H鍵到C-C鍵、C-X(X=N,O,Cl,Br,I等)鍵的官能團轉(zhuǎn)化,從而減少了傳統(tǒng)合成過程中多步反應(yīng)步驟,提高了合成效率且原子利用率高。綜上所述,本論文結(jié)合近年來的研究進展,利用C-H活化反應(yīng)的簡便性來探索和構(gòu)建三種類型的有機近紅外染料小分子。首先,在有機NIR染料分子中,BODIPY熒光染料因為其具有優(yōu)良的光物理學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)易于修飾等特性,被廣泛應(yīng)用在腫瘤的診斷與治療領(lǐng)域,因此有很值得研究和探索的意義。本文通過利用鈀催化的C-H和C-S鍵活化的炔烴噻吩來制備含硫的有機BODIPY染料分子,并對其進行了光譜表征。其次,苯并噻二唑類共軛的有機分子也是一類具有潛力的近紅外染料分子,本文中利用同樣的碳氫活化原理對其進行修飾合成,得到含硫的苯并噻二唑類有機近紅外小分子染料。最后,在此基礎(chǔ)上,探索性地嘗試著設(shè)計和合成一類新的近紅外Z染料。盡管并未得到所有的目標的染料分子,但是利用碳氫活化來構(gòu)建有機近紅外染料儼然已是一項具有意義的研究課題,并且在其他類型合成中也具有重大的潛力。
【圖文】：

圖１．２．３．５通過Ｃ－Ｈ和Ｃ－Ｓ鍵活化實現(xiàn)的偶聯(lián)反應(yīng)的研究實例邐２９逡逑圖２．１邋ＢＯＤＤＰＹ類染料母核結(jié)構(gòu)以及對其修飾的研宄發(fā)展實例邐邐３２逡逑圖２．２．１新型的氮雜ＢＯＤＩＰＹ染料邐３３逡逑圖２．２．２新型ＢＯＤＩＰＹ染料分子的設(shè)計路線１示意圖邐３４逡逑

具體包含了兩大類，即半導(dǎo)體量子點（ＱＤｓ）邋［６］和單壁碳納米管（ＳＷＮＴ）。據(jù)了解，，已經(jīng)逡逑報道的具有ＮＩＲ焚光性質(zhì)的半導(dǎo)體量子點包括Ａｇ２Ｓｍ＊邋Ａｇ２Ｓｅ［８］、ＣｄＴｅ以及合金等，它逡逑們擁有量子產(chǎn)率比較高，激發(fā)譜較寬從而可以實現(xiàn)多色激發(fā)，并且Ｓｔｏｋｅｓ位移較大所以具逡逑有背景干擾低、對生物樣品的光損傷小、樣品穿透性強、檢測靈敏度高等優(yōu)點。但此類染逡逑料因為含Ｃｄ等重金屬離子，潛在毒性較大，所以限制了其在生物體系的應(yīng)用此外當逡逑光照ＱＤｓ時，會出現(xiàn)光的閃爍時而明時而暗，從而導(dǎo)致它們并不適合應(yīng)用到成像領(lǐng)域，逡逑即“ｂｌｉｎｋｉｎｇ”現(xiàn)象［１（）］。ＳＷＮＴ類染料的生物相容性相對比較好，且有較好的光穩(wěn)定性，以逡逑及熒光壽命較短比較適合成像，但是它的不足之處就是熒光量子產(chǎn)率較低，并且容易聚集逡逑會導(dǎo)致熒光淬滅。逡逑第三類近紅外染料則是稀土配合物類型的ＮＩＲ材料，具體包含的主要是Ｅｕ３＋和Ｔｂ３＋逡逑的配合物［１１］熒光探針，它們擁有Ｓｔｏｃｋｓ位移較大，和毫秒級的熒光壽命，因此可以應(yīng)用到時逡逑間分辨熒光檢測技術(shù)和生物技術(shù)領(lǐng)域［１１］。但是也存在成膜困難、制備工藝復(fù)雜、使用時易逡逑結(jié)晶、從而導(dǎo)致使用壽命短以及熒光量子效率不高等有待改善的問題。逡逑
【學(xué)位授予單位】：湖北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ617

【參考文獻】

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本文編號：2606467