對稱橋環cy7的制備與性能研究畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 s of nearinfrared heptamethine cyanine in alcoholic and aprotic solvents , Science Direct Physics, (7): 179~185致謝在這次畢業設計過程中，我了解并學到了很多專業知識，得到了許多人的關懷和幫助，在此，我對他們表示誠摯的謝意！首先要感謝我的導師王麗秋老師，從論文的選題到實驗，從實驗的完成到論文的修改，各個方面都深深的滲透了她悉心的指導和親切的關懷。王老師淵博的學識，嚴謹的治學態度，求實創新的探索精神，時時鞭策和激勵著我，使我受益匪淺。面對實驗過程中的一些疑難問題，王老師都細心講解，指出我們操作過程中的不足，及時糾正，并為我們提供解決方案。她的悉心教導讓我對課題內容有了更近一步的了解，同時也拓寬了我的知識面，使我受益匪淺。在此對王老師表示由衷的感謝和深深的敬意！同時，我還要感謝在實驗過程中給予我大力支持和幫助的鄭立輝師兄，還有王輝、韓陽等同學，是大家積極熱情的協助讓我能夠順利地完成這篇論文，感謝化學系的老師和分析檢測中心的其它諸位老師，我的論文能夠順利的完成與他們的幫助是分不開的。最后，對于所有關心和幫助我的老師和同學，在此，向他們一并表示衷心的感謝。附錄1燕 山 大 學本科畢業設計（論文）開題報告課題名稱：對稱橋環Cy7的合成與性能研究 學院（系）：里仁學院 建筑環境與化學工程系 年級專業： 06級化學工程與工藝專業 學生姓名： 范秉文 指導教師： 王麗秋（教授） 完成日期： 2010年3月16號 一、 綜述本課題國內外研究動態，說明選題的依據和意義1856年Williamsf發現了菁染料（亦稱花菁），十七年后，Vogel發現該染料具有異常靈敏的感光能力，從此菁染料逐漸在照相感光及其它高技術領域的應用中占據了重要地位，得到迅猛發展。而吲哚七甲川菁染料是菁染料的一個重要分支，由于其具有摩爾消光系數大、熒光性能良好、與基質結合后熒光效率增大、反射率高、溶解性好、導熱率小、熔點低、最大吸收波長可調諧范圍大的特點，使其具有多種功能和用途。近年來已被廣泛應用于光譜增感、紅外激光染料、光盤記錄介質、LB膜、電子照相、光學非線性材料、生物熒光檢測分析、核酸標記、太陽能電池、痕量金屬離子檢測等方面，已成為DNA、蛋白質、核酸等檢測商品化熒光探針的主要品種。但吲哚七甲川菁染料還存在種類不多、合成較困難、對光熱穩定性較差等問題，隨著其應用領域的不斷拓展，研究開發新的具有低背景、良好光熱穩定性的吲哚七甲川菁染料就顯得尤為重要。二、 研究的基本內容，擬解決的主要問題 吲哚菁染料分子是一個大的π共軛體系（染料的第一結構特征），光照以后分子中的電子能量增加由基態躍遷至單線激發態，當電子由單線激發態回落至基態時，會以光的形式釋放能量，因此該類化合物具有熒光。不同的吲哚菁染料具有不同的光譜吸收和發射位置，其大π共軛體系，決定了染料的主要吸收帶的范圍。共軛體系越大，分子的最大吸收波長越長，如吲哚三甲川菁染料最大吸收波長在500～600 nm之間，而五甲川菁染料則在600～700 nm之間。因此，吲哚菁染料可通過其共軛骨架中的甲川鏈的長短調節染料分子的最大吸收波長，使之覆蓋紫外到可見光區域，很容易合成得到近紅外吲哚菁染料。一般甲川鏈上每增加一個雙鍵可使染料分子的最大吸收波長紅移100 nm。但甲川鏈越長，染料的穩定性越差。研究證明甲川鏈菁染料的不穩定性主要是由光氧化引起的，它有電子轉移和能轉移兩種機制，為一階動力學關系。根據此理論，目前解決甲川鏈菁染料穩定性通常采用以下幾種方法：（1）適當的增加亞甲基鏈的長度；(2) 在亞甲基鏈中增加橋環等不飽和環體結構以增加分子的剛性和光氧化反應時的空間位阻；(3) 雜環核中選擇合適的雜原子；(4)在各個碳上選擇合適的取代基；(5) 選擇非極性溶劑作為溶劑。除上述幾種方法外，還有往菁染料中加入抗氧化劑等等。本畢業試驗設計旨在通過傳統的縮合反應，在縮合劑2氯1甲酰基3羥甲亞基環己烯及催化劑作用下制備出吲哚七甲川菁染料產品，并引入恰當的取代基使染料的穩定性提高。最后將產品進行紫外、熒光性能、晶體形貌及對TiO2敏化性能測試。三、 研究步驟、方法及措施 1)中間體（即吲哚雜環季銨鹽）的合成： 吲哚雜環季銨鹽由2，3，3三甲基吲哚雜環發生季銨化反應得到。2） 七甲川縮合劑(即2氯1甲酰基3羥甲亞基環己烯)的合成3)吲哚七甲川菁染料的合成吲哚七甲川菁染料的合成主要是通過(取代)吲哚雜環季銨鹽2位上具有親活性的甲基，與具有親電性的七甲川縮合劑進行反應實現的 ，包括吲哚雜環季胺鹽的合成、縮合兩步反應。此方法比較簡單，Patonay先后提出使用催化劑和不使用催化劑兩種合成方法，所合成的七甲川鏈上連有不飽和六元橋環。本畢業試驗設計采用使用催化劑的合成方法。利用醋酐作溶劑 ，醋酸鈉作催化劑合成對稱和不對稱七甲川菁染料。七甲川鏈結構中不飽和六元環可使分子部分剛性化，增強染料的穩定性。通過薄層色譜、高效液相色譜和質譜對合成的染料進行結構表征。4）對稱和不對稱七甲川菁染料的光譜性能檢測與分析四、研究工作進度 14周 查閱文獻，寫開題報告，確定方案，Cy7縮合劑的合成58周 染料合成、分離提純，912周 ，進行產品結構表征1316周 產品分析檢測，測試產品紫外、熒光性能1718周 撰寫論文，論文答辯五、主要參考文獻 [1] 俞開潮，金玲，2001，（2）：3436 　[2] 楊松杰，1999，17(3):7576 [3]王繼東，2007，34(2):3437 [4] 孫成才，霍冀川，2006，20(8):4851[5] 車慶林，1999，36(2)：814[6] 劉欣，王紅，2001，17 [7] 施峰，李洪洋，20（5）：268272[8] 鄭洪，李東輝，吳敏等．合成的近紅外花菁染料測定痕量血清蛋白質．高等化學學報，1999，20(4) ：5557[9] 曾萬學，陳萍，鄭德水等．多甲川鍵菁染料光氧化機理研究[J].感光化學與光化學，1995，13(2)：136143[10] 趙為，張寶文，曹怡等．方酸菁功能材料修飾納米晶 TiO2 ，1999，（3）：134135附錄2燕 山 大 學本科畢業設計（論文）文獻綜述課題名稱：對稱橋環Cy7的合成與性能研究 學院（系）：里仁學院 建筑環境與化學工程系 年級專業： 06級化學工程與工藝專業 學生姓名： 范秉文 指導教師： 王麗秋（教授） 完成日期： 2010年3月16號 一、課題國內外現狀能源科學和生命科學將成為新世紀發展的核心科技。這兩個學科的飛速發展將極大地推動其它學科的變革，而新材料的開發及應用將成為核心科學發展所依賴的重要技術基礎。材料智能化、微型化己經成為未來新材料領域開發研究的總趨勢。在這樣的科學研究背景下，新型的光電功能材料的開發對未來的科學發展具有十分深遠的意義。近年來，激發波長在近紅外區的半導體二極管激光器在生產和科研中得到了廣泛的應用，這使得與之相匹配的近紅外吸收染料成為功能染料研究的熱點之一在諸多近紅外染料品種中，吲哚七甲川菁染料以其優異的光學性能，良好的光熱穩定性倍受青睞。目前，國內外對吲哚七甲川菁染料的合成及應用研究方興未艾，這類染料具有廣泛的應用價值和研究前景。二、研究主要成果 吲哚七甲川菁染料具有熒光量子產量高；最大吸收波長可調諧范圍大，易于合成得到近紅外熒光染料；與生物基質結合后有強烈的熒光增強作用；相對較好的穩定性等優點，近年來在紅外激光染料、光盤存儲材料、生物分析、核酸標記等方面得到了廣泛應用。尤其是作為一類熒光探針已在生物芯片、DNA測序、熒光免疫分析、流式細胞測量、臨床診斷分析與治療等生命科學前沿領域有了重要應用，并逐步取代了具有放射性危害的同位素標記法。三、發展趨勢 1）因絕大多數生物基質在近紅外區無吸收，用近紅外染料進行標示可避免生物基質、玻璃器皿等產生的熒光背景的干擾，是檢測靈敏度大大提高。目前使用的絕大多數近紅外熒光染料是吲哚菁染料。所以七甲川吲哚菁染料有廣泛的應用價值和廣闊的研究前景。2）不同的吲哚菁染料具有不同的光譜吸收和發射位置，共軛體系越大，分子的最大吸收波長越長，因此，吲哚菁染料可通過其共軛骨架甲川鏈的長短調節染料吸收分子的最大吸收波長，使之覆蓋紫外到可見光區域，很容易合成得到近紅外吲哚菁染料。研究長鏈的七甲川吲哚菁染料有廣闊的應用前景。3）染料的第二結構特征也會使吸收峰的位置發生變化。一般地說，吲哚苯環上有供電子基時，染料的最大吸收波長相對較長，所以引入合適的取代基能使波長紅移，進而得到近紅外七甲川菁染料。4）隨著吲哚七甲川菁染料甲川鏈增長，染料的光熱穩定性下降，為了彌補這一不足，因此引入恰當的基團來提高染料的穩定性是當前學者的研究熱點。5）根據吲哚七甲川鏈兩端的吲哚環結構相同與否，可將其分為對稱和不對稱吲哚菁染料，但不對稱吲哚菁染料的最大波長可調諧范圍大；根據染料的溶解性能，可分為水溶性和非水溶性兩類，而水溶性菁染料方便實用的特點使之具有更廣的用途，這也是化學工作者的研發重點。四、存在問題七甲川菁染料是一類性能優異、應用技術領域非常廣闊的有機功能材料，它與快速發展的高新技術緊密結合。目前七甲川菁染料還存在種類不多、合成較困難、對光熱穩定性差等問題，隨著其應用領域的不斷拓展，研究開發新的具有低背景、良好光熱穩定性的七甲川菁染料就顯得尤為重要了。但是設想開發一種各項性能均十分優越的染料幾乎是不可能的。染料的各項性能之間常存在著互補關系，如通過延長分子的共軛體系來增大吸收波長，則常伴隨著染料穩定性的下降等等。只能著重于染料性能與分子結構的關系，開發適應不同用途的染料。目前，我國在七甲川菁染料的研究方面能與國際接軌，但具有我國知識產權的產業化和創新成果很少。降低生產成本、開發屬于我們中國自己的新型專用染料是我們面臨的主要任務。五、主要參考文獻 [1]王偉，姚祖光，1997，15(4):321324[2]楊松杰，1999，17(3):7576[3]施峰，李宏洋，. 精細化工，2003,20(5):26872[4]王麗秋，彭孝軍. ，2001,(5):1518[5]趙為，張寶文，曹怡等．方酸菁功能材料修飾納米晶 TiO2，1999，（3）：134135[6]鄭洪，李東輝，吳敏等．合成的近紅外花菁染料測定痕量血清蛋白質．高等化學學報，1999，20(4) ：5557[7]車慶林，1999，36(2)：814[8]孫成才，霍冀川，2006，20(8):4851[9]王麗秋，2002，39(4):810[10]曾萬學，陳萍，鄭德水等．多甲川鍵菁染料光氧化機理研究[J].感光化學與光化學，1995，13(2)：136143[11]王劍,王榮仙,2005,51(6)[12]俞開潮，金玲，,2001，（2）：3436　 指導教師審閱簽字： 年 月 日附錄3菁染料蛋白質相互作用：尋找熒光探針的淀粉樣結構摘要:我們確定能檢測纖維狀β乳球蛋白（BLG）的一系列單，三，五片，和基于噻唑與苯并咪唑類雜環化合物和方噻唑的菁染料。這些熒光性質的菁染料的測定，在無約束狀態，并且在單體和纖維狀BLG存在時，與那些商用噻唑染料硫代黃素。染料分子之間的化學性質和染料綁定聚蛋白質能力是緊密結合的。我們發現，氨基酸在雜環中相對于非取代染料具有粘和纖維狀BLG的優先權，并且在聚蛋白存在時有明顯的熒光性。菁染料研究中，方和苯并咪唑的熒光發射物在本土和纖維狀蛋白質存在時都增加。在纖維狀BLG存在時， T49和SH 516熒光性極大增加。與聚BLG和硫代黃素 T相比，這些染料表現出相同或更高的排放強度和選擇性，可以應用于聚蛋白質的熒光檢測上。 關鍵詞：菁染料；淀粉樣蛋白；螢光檢測1導言 沉積的不溶性的蛋白質聚集體被稱為淀粉狀蛋白纖維，在不同的組織和器官中，與一些神經退行性疾病有關，包括老年癡呆癥及帕金森氏病，老年性全身淀粉樣變性病和傳染性海綿狀腦病[1][4] 。其它與疾病無關的蛋白質也形成了纖維狀沉淀與特色的淀粉樣蛋白，包括乳清蛋白β 乳球蛋白（BLG） 。盡管淀粉狀蛋白質之中缺少氨基酸序列的同源性，共同形態的淀粉樣蛋白纖維被用于X光纖維衍射分析和電子顯微鏡學。特別是，纖維通常有一個直徑不等，從5至20納米[ 5 ] [ 7 ] ，跨β結構的一個以β 束為核心的環[ 8 ] ，以及約束各種染料的親和性，如硫代黃素[ 9 ][ 10 ]和剛果紅[ 11 ] [ 12 ] 。在過去，組織學中，熒光染料被用于給材料學中的淀粉材料染色，同時深入探討了淀粉狀蛋白形成的先決條件和動力學條件，由體外分析過程中采用相同的染料得到。 熒光分子硫代黃素 T和剛果紅是最常用的染料，它們用來檢測染料中淀粉樣蛋白沉淀的存在[13] [14] 。噻唑染料硫代黃素 T和對稱磺化偶氮染料剛果紅進行了調整，都曾用