基于分子內電荷轉移態(tài)熒光和磷光體系的設計與開發(fā).pdf

1、近年來對于熒光在生物方面的應用廣受關注，熒光光譜學和時間分辨熒光已經(jīng)成為生物物理和生物化學領域中重要的研究手段。由于具有高靈敏性、非侵入性及實時監(jiān)控性的優(yōu)點，熒光手段已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的放射性示蹤法，廣泛應用在疾病檢測、DNA測序、遺傳分析及生物傳感等領域。但生物體存在著自發(fā)熒光，使用熒光手段進行標記時會造成很大的背景干擾，因此采用長壽命的磷光取代短壽命的熒光用于生物體內，可以大大降低背景噪音，從而得到更好的信號。磷光源于激發(fā)三線態(tài)回到基

2、態(tài)時的輻射躍遷，而從單線態(tài)到三線態(tài)的躍遷是禁阻的，故提高從單線態(tài)到三線態(tài)的系間竄越效率是提高三線態(tài)產(chǎn)率即磷光效率的關鍵步驟。
　　傳統(tǒng)的磷光體系通常是重原子（溴、碘等）或金屬-絡合物體系（鈾、鈀等），而這些體系均對生物體有一定的毒害作用并且在水相中不夠穩(wěn)定。為了解決這一難題，本人在攻讀博士學位的五年期間致力于純有機室溫磷光體系的開發(fā)，發(fā)現(xiàn)通過調控分子內電荷轉移態(tài)的強弱也可以產(chǎn)生室溫磷光，并研究了其相應的光譜性質及在生物體內的應用。

3、本畢業(yè)論文主要包括三個部分:
　　1.鑒于喹啉在熒光成像和傳感方面的應用，設計并合成了一系列同時帶有氨基和三氟甲基基團且具有綠色熒光的喹啉衍生物。通過與只含有其中一個取代基的化合物的對比實驗發(fā)現(xiàn)，同時含有兩個取代基團的喹啉衍生物合成條件更加溫和，且具有很強的分子內電荷轉移的性質，斯托克斯位移也較大。更加有趣的是，有些衍生物可以用于高爾基體細胞器的雙光子熒光標記。
　　2.設計并合成了一系列烷基取代的二酮-二氯化硼絡合物，發(fā)現(xiàn)

4、其在有機溶劑中呈現(xiàn)了寬量程(25-196℃)熱致變色響應現(xiàn)象。在能夠形成玻璃態(tài)的甲醇/乙醇混合溶劑中，隨著溫度的降低，體系呈現(xiàn)了可逆的淺綠色到橘紅色再到黃綠色的熒光顏色變化。由于這些硼絡合物有著非常強的形成分子聚集體的趨勢，并且這些聚集體能夠淬滅熒光，同時加強磷光，因此低溫下磷光成為最主要的輻射躍遷途徑且引起了發(fā)射顏色的改變。這里涉及到的主要的機理是“聚集誘導隙間竄越”(Aggregation Induced Intersystem C

5、rossing，AIX)，這些分子聚集體之間的單線態(tài)激子裂分，單線態(tài)-三線態(tài)之間的能級差變小，從而提高了系間竄越的效率。SEM和TEM的結果也顯示，低極性的溶劑中這些絡合物可以形成很好的有規(guī)整的納米結構，且這些聚集體也呈現(xiàn)了熱致變色發(fā)光現(xiàn)象。聚集誘導系間竄越機理可以成為一個設計有機聚集體來加強磷光的總體方法。
　　3.純有機室溫磷光材料(Room-temperature Phosphorescence，RTP)因其在傳感成像方面的