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在众多的多功能光致变色体系中,二噻吩乙烯类光致变色化合物是研究的热点之一。该类化合物在全光子型可擦写光信息存储、光驱动分子器件、分子逻辑电路、生物荧光分子开关等方面有潜在的应用价值,本文设计合成了几种新型的二噻吩乙烯光致变色化合物,并研究了其光致变色性质以及在光信息存储,荧光分子开关,生物细胞内荧光开关方面的应用,主要内容和结论如下:
一、我们用二甲基噻吩为原料经过五步反应得到了光致变色中间体1,2-二((2-甲基-5甲酰基)-3-)环戊烯,并将罗丹明B酰肼与之以单键连接,得到了新型的光致变色荧光化合物,该化合物不仅有良好的光致变色性能,而且对Hg2+具有良好的选择性,通过Hg2+和紫外光的协同刺激可以作为一种荧光开关,Hg2+可以调节荧光“switch-ON”,紫外光可以调节荧光“switch-OFF”。该化合物不仅在溶液中有良好的光致变色性和选择性,而且还能渗透到生物细胞内监测细胞内的活动,在荧光显微镜下,我们用人体A549肺癌细胞作为载体观测了目标化合物在生物体内对光以及化学刺激的荧光响应变化,能作为一种很好的荧光探针。
二、我们合成了一个含葸醌咪唑环的二噻吩乙烯类化合物,但遗憾的是,二噻吩乙烯单元在与葸醌咪唑环以单键连接以后失去了光致变色性能,对此,我们用Material studio5.0程序包对其结构进行了计算,并探索性的给出了解释,由于葸醌咪唑环有较大的共轭体系,使得二噻吩乙烯单元主要以平行构象存在于组分中,阻碍了光致变色行为。另外,该化合物对F-有很好的选择性响应,外观上F加入前后颜色变化很大,裸眼就能识别,其荧光光谱前后也发生了很大的变化,不仅发生了红移,荧光强度还明显增加,能作为一种很好的荧光增强型F-荧光探针。
三、我们用二噻吩乙烯为母体,分别与氰基乙酸、巴比妥酸以及硫代巴比妥酸以双键连接得到三种新的光致变色化合物,研究发现,氰基乙酸有很好的光致变色性能而且响应速度快,巴比妥酸类化合物则变色性能较弱,硫代巴比妥酸相对变色性能要好一些。HOMO值及LUMO值显示开关环前后,能隙减小,电子更容易流通,使得该化合物在非线性光学材料领域有很潜在的应用。
四、在构建二噻吩乙烯过程中所做的一些相关的工作,主要包括含三苯胺氟硼香豆素的合成及其良好的溶剂变色特性的研究,研究表明,该化合物在检测易变有机物上有很潜在的应用。另外还包括一个中间体的合成以及晶体的培养和结构解析,该化合物在合成大环化合物上是一个很好的中间体。