【正文】 特別是，纖維通常有一個(gè)直徑不等，從5至20納米[ 5 ] [ 7 ] ，跨β結(jié)構(gòu)的一個(gè)以β 束為核心的環(huán)[ 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 ] 。與聚BLG和硫代黃素 T相比，這些染料表現(xiàn)出相同或更高的排放強(qiáng)度和選擇性，可以應(yīng)用于聚蛋白質(zhì)的熒光檢測(cè)上。目前，我國(guó)在七甲川菁染料的研究方面能與國(guó)際接軌，但具有我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)化和創(chuàng)新成果很少。一般地說(shuō)，吲哚苯環(huán)上有供電子基時(shí)，染料的最大吸收波長(zhǎng)相對(duì)較長(zhǎng)，所以引入合適的取代基能使波長(zhǎng)紅移，進(jìn)而得到近紅外七甲川菁染料。二、研究主要成果 吲哚七甲川菁染料具有熒光量子產(chǎn)量高；最大吸收波長(zhǎng)可調(diào)諧范圍大，易于合成得到近紅外熒光染料；與生物基質(zhì)結(jié)合后有強(qiáng)烈的熒光增強(qiáng)作用；相對(duì)較好的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在紅外激光染料、光盤存儲(chǔ)材料、生物分析、核酸標(biāo)記等方面得到了廣泛應(yīng)用。七甲川鏈結(jié)構(gòu)中不飽和六元環(huán)可使分子部分剛性化，增強(qiáng)染料的穩(wěn)定性。除上述幾種方法外，還有往菁染料中加入抗氧化劑等等。二、 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題 吲哚菁染料分子是一個(gè)大的π共軛體系（染料的第一結(jié)構(gòu)特征），光照以后分子中的電子能量增加由基態(tài)躍遷至單線激發(fā)態(tài)，當(dāng)電子由單線激發(fā)態(tài)回落至基態(tài)時(shí)，會(huì)以光的形式釋放能量，因此該類化合物具有熒光。面對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的一些疑難問(wèn)題，王老師都細(xì)心講解，指出我們操作過(guò)程中的不足，及時(shí)糾正，并為我們提供解決方案。采用氮?dú)獗Ｗo(hù)可以避免反應(yīng)混合物的氧化、增加產(chǎn)品的收率。 對(duì)稱橋環(huán)Cy7的合成探討 對(duì)稱Cy7熒光發(fā)射光譜分析根據(jù)原子和分子的特征光譜來(lái)研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其組成的方法稱為熒光光譜分析法。最佳配比的洗脫劑要求經(jīng)展開(kāi)后的產(chǎn)品分離效果好，各種色譜帶均能完全分開(kāi)，色譜帶的顏色基本為純色。 g縮合劑, 以30 mL醋酐溶解后， g無(wú)水醋酸鈉，于室溫氮?dú)獗Ｗo(hù)下，攪拌反應(yīng)6 h。圖32 2,2,3三甲基3H吲哚啉5磺酸鉀鹽的制備方法由2,3,3三甲基3H吲哚啉5磺酸合成其磺酸鉀鹽時(shí)，加熱回流，溶液顏色變?yōu)辄S色，說(shuō)明反應(yīng)速度較快。本實(shí)驗(yàn)采用一鍋法合成，即在醋酸介質(zhì)中回流，不經(jīng)分離中間產(chǎn)物腙，原位環(huán)化脫氨制得2,3,3三甲基吲哚啉5磺酸。該反應(yīng)以亞硫酸氫鈉為還原劑，控制溶液pH在6左右，若pH太低，亞硫酸鈉分解為二氧化硫，pH太高，重氮鹽以重氮堿形式存在，影響產(chǎn)率。為使對(duì)氨基苯磺酸完全重氮化，在反應(yīng)過(guò)程中必須不斷地?cái)嚢?。C 染料中間體的制備工藝探討 對(duì)氨基苯磺酸是一種兩性有機(jī)物，酸性比堿性強(qiáng)，能與堿形成鹽，但不與酸作用。DMF先加入體積比10%的苯，常壓蒸餾用苯帶出過(guò)多的水，再加入干燥劑無(wú)水硫酸鎂，放置數(shù)天，減壓條件下將DMF蒸出。常用分離柱的填制有干法和濕法兩種。若同時(shí)點(diǎn)幾個(gè)樣品， cm，且在同一水平線上，以不影響檢出為宜。所用的溶劑主要有：乙醇、醋酸、醋酐或醋酸和醋酐的混合物。 1對(duì)羧基芐基3H吲哚啉5磺酸鉀的合成方法 2,3, g（ mol） g在鄰二氯苯12 mL中混合并加熱到110℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)約11 h后，冷卻，移去溶劑，固體用異丙醇研磨，得到中間體固體顆粒，過(guò)濾，產(chǎn)品放入真空干燥器中保存?zhèn)溆?縮合劑的制備在冰鹽水的冰浴條件下，三氯氧磷、DMF和環(huán)己酮在二氯甲烷溶劑中進(jìn)行反應(yīng)，生成2氯1甲?；?羥甲亞基環(huán)己烯。過(guò)濾，所得固體用水重結(jié)晶后， g，收率70%。中間體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是分子中的氮原子上的取代基為對(duì)羧基芐基，其中的羧基是為下一步合成得到的目的染料提供可與生物基質(zhì)中游離氨基共價(jià)結(jié)合的基團(tuán)，并與磺酸基共同提高染料的水溶性。本論文選定長(zhǎng)波長(zhǎng)七甲川吲哚菁染料為研究對(duì)象，在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前存在的問(wèn)題和不足，擬完成以下工作(1) 首先合成3H吲哚啉中間體。W、Holzer等研究表明，功能菁染料在極性溶劑中大多以單、二聚態(tài)存在，而在非極性溶劑中則以多聚態(tài)存在，由此導(dǎo)致功能菁染料在非極性溶劑中更穩(wěn)定。 取代基 取代基的變化是對(duì)功能菁染料進(jìn)行修飾的一個(gè)重要途徑，雖然一般認(rèn)為吸電基團(tuán)有利于降低功能染料的電子躍遷能，吸收發(fā)生紅移，但是綜合分析文獻(xiàn)可以看出：取代基的種類以所處的位置都會(huì)對(duì)功能菁染料的性質(zhì)產(chǎn)生不同的影響?？梢?jiàn)，影響紅外吸收功能菁染料最大吸收波長(zhǎng)和穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素是多甲川鏈的長(zhǎng)度。因此，凡是能延緩這個(gè)過(guò)程的結(jié)構(gòu)變化都將增加菁染料的穩(wěn)定性。 ； Dye吸附柱色譜在玻璃管中填入表面積很大、經(jīng)過(guò)活化的粉狀固體吸附劑（固定相）硅膠，從柱頂加入樣品溶液，當(dāng)溶液流經(jīng)吸附柱時(shí)，各組分被吸附在柱的上端，然后從柱上方加入洗脫劑，由于各組分吸附能力的不同，在固定相中反復(fù)發(fā)生吸附解析再吸附再解析的過(guò)程，由于各物質(zhì)結(jié)構(gòu)的極性不同，它們隨著洗脫劑向下移動(dòng)的速度也不同，于是形成了不同的色譜帶。華東理工大學(xué)姚祖光等測(cè)定了雜環(huán)氮原子上不同烷基取代的系列吲哚五甲川菁染料在乙醇中的溶解度，結(jié)果與上述結(jié)論相同。為提高七甲川菁染料的光穩(wěn)定性能,主要可以采用以下三種方法：(1)在甲川鏈上引入不飽和環(huán)體結(jié)構(gòu),增加光氧化反應(yīng)時(shí)的空間位阻,提高其光穩(wěn)定性能；(2)在分子中引入強(qiáng)吸電子基團(tuán), 如NO2,CN等,可降低分子的HOMO軌道的能量,增強(qiáng)其抗氧化性能；(3)將菁染料與單線態(tài)氧淬滅劑配合使用。一般甲川鏈上每增加一個(gè)雙鍵可使染料分子的最大和不同聚集態(tài)的形成引起的。剛性橋環(huán)多甲川吲哚菁染料根據(jù)引入的剛性橋環(huán)的不同，可以細(xì)分為方酸吲哚菁染料、中位含氯的五(六)元橋環(huán)吲哚菁染料、克酮酸吲哚菁染料等。王麗秋等[19]將對(duì)甲苯甲酸基引入吲哚環(huán)的N原子上，合成了一系列新型的水溶性吲哚菁染料。圖12 多甲川菁染料的結(jié)構(gòu)通式 七甲川吲哚菁染料的合成進(jìn)展七甲川菁染料的合成與一般菁染料的合成一樣主要包括三個(gè)步驟：一是堿性雜環(huán)中間體即帶有活性甲基的吲哚環(huán)及其衍生物的合成；二是堿性雜環(huán)中間體與成鹽劑(也稱烷基化試劑)反應(yīng)得到雜環(huán)季銨鹽；三是雜環(huán)季銨鹽與縮合劑進(jìn)行縮合反應(yīng)得到目標(biāo)染料。相對(duì)于常規(guī)熒光（λem 600nm）檢測(cè)而言，在紅外區(qū)生物樣本基體吸光或者熒光強(qiáng)度很小，因而背景干擾大大降低，并且由于散射光強(qiáng)度與波長(zhǎng)的四次方成反比，隨波長(zhǎng)的增加，拉曼散射迅速減小，使散射干擾也越來(lái)越小。Willians和pertalta吧七甲川花菁染料用于固相免疫檢測(cè)方面，可以測(cè)定痕量人體免疫球蛋白。 測(cè)量痕量離子和分子痕量無(wú)機(jī)離子和分子的測(cè)量般用分光光度法，雖然它操作簡(jiǎn)單、靈敏、準(zhǔn)確，但當(dāng)所測(cè)的物質(zhì)處于復(fù)雜體系時(shí)，基于較短波長(zhǎng)的光度法極易受到背景的干擾具有較大摩爾吸光系數(shù)的近紅外功能菁染料則利用較長(zhǎng)波段，可以最大限度地排除這些干擾?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^(guò)對(duì)各種各樣的有機(jī)染料和半導(dǎo)體聚合物進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：染料的最大吸收波長(zhǎng)幾乎涵蓋了可見(jiàn)光的全部范圍，材料選擇余地大，易達(dá)到價(jià)廉的目標(biāo)。光存儲(chǔ)介質(zhì)是發(fā)展信息光存儲(chǔ)技術(shù)的核心和關(guān)鍵，開(kāi)拓性能優(yōu)良的有機(jī)光存儲(chǔ)介質(zhì)一直是人們關(guān)注的問(wèn)題。菁染料具有較穩(wěn)定的全反式構(gòu)型，有時(shí)染料發(fā)生光異構(gòu)化，一般通過(guò)閃光光解技術(shù)、瞬態(tài)吸收及皮秒時(shí)間分辨光譜來(lái)研究染料構(gòu)型的變化[4]。由于共軛鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，菁染料分子可修飾性強(qiáng)、吸光系數(shù)高、吸收波長(zhǎng)可調(diào)范圍大，早期其最重要的用途是作為增感劑應(yīng)用于鹵化銀照相乳劑中，擴(kuò)大鹵化銀的感光范圍并提高感光能力。 Condensing。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）對(duì)稱橋環(huán)Cy7的制備與性能研究摘 要 菁染料因摩爾消光系數(shù)大、熒光量子產(chǎn)率高、最大吸收波長(zhǎng)可調(diào)諧范圍大等特點(diǎn)，在生物熒光分析、染料敏化太陽(yáng)能電池和紅外激光染料等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。 separation 。由于這類染料易在光及酸存在下褪色，因此并不常用于染色目的，而是廣泛應(yīng)用于其它光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。圖11 菁染料結(jié)構(gòu)通式 菁染料的應(yīng)用進(jìn)展 在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用1873年伏杰爾首先發(fā)現(xiàn)菁染料可以起到增感作用，由此菁染料成為主要的增感染料品種。菁染料作為有機(jī)光學(xué)記錄介質(zhì)的應(yīng)用研究越來(lái)越受到重視，并得到實(shí)際應(yīng)用。1991年，Gratzel等研究了染料敏化納米二氧化鈦薄膜太陽(yáng)能光電池，其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)10%以上，從而開(kāi)始了世界范圍內(nèi)對(duì)染料敏化寬帶半導(dǎo)體太陽(yáng)能薄膜電池的研究熱潮。功能菁染料與所測(cè)物質(zhì)的作用方式可分為兩類：一類是絡(luò)合機(jī)制，這類功能染料往往含有大環(huán)醚結(jié)構(gòu)的功能基團(tuán)，它可與對(duì)應(yīng)的金屬離子絡(luò)合，從而改變功能菁染料的光譜性質(zhì)，此方法可在無(wú)傷害、 181。Sowell和agnew heard利用水溶性七甲川花菁染料近紅外熒光染料作為人體血清蛋白的非共價(jià)標(biāo)記物和示蹤物，通過(guò)毛細(xì)管電泳檢測(cè)不同藥物與人體血清蛋白的結(jié)合能力。七甲川作為甲川的吲哚碳菁染料的一種，吸收波長(zhǎng)更長(zhǎng)，背景干擾更小，應(yīng)用前景也就闊。合成吲哚環(huán)的方法大多采用傳統(tǒng)的費(fèi)歇爾合成法，用苯肼或?qū)ξ蝗〈诫屡c甲基酮類化合物通過(guò)縮合、環(huán)化即得產(chǎn)物。與已經(jīng)商品化的菁染料相比，新型的水溶性菁染料除具有與其相似的水溶性和光譜性質(zhì)外，由于將結(jié)構(gòu)較大的分子引入了染料分子中，使其具有相對(duì)較好的光穩(wěn)定性。SongFengling等[22]利用親水性基團(tuán)對(duì)吲哚環(huán)進(jìn)行修飾，同時(shí)在甲川鏈上插入環(huán)烴基團(tuán)合成了一系列的水溶性吲哚剛性橋環(huán)多甲川菁染料。由于七甲川菁染料的鍵均勻性是隨著鏈的增吸收波長(zhǎng)紅移100nm。這種淬滅劑可以是金屬螯合物類、胺類、氮雜環(huán)類、色滿類、酚類和有機(jī)磷化合物等多種材料。 七甲川吲哚菁染料的分離類型薄層色譜(Thin layer chromatography, TLC)是一種快速、簡(jiǎn)單高效的分離制備法，它將吸附劑均勻鋪在玻璃板上，將欲分離樣品點(diǎn)加到薄層上，然后用合適的溶劑展開(kāi)而達(dá)到分離、鑒定和定量的目的。繼續(xù)用溶劑洗脫，已經(jīng)分開(kāi)的溶質(zhì)可以從柱上分別析出收集。＋ O2 → Dye ＋ 1O2 增加菁染料穩(wěn)定性的途徑 增加鏈的長(zhǎng)度 鏈長(zhǎng)度的增加顯著增加菁染料的最大吸收波長(zhǎng)，且與分子軌道理論的計(jì)算結(jié)果相符。 橋環(huán)結(jié)構(gòu) 橋環(huán)結(jié)構(gòu)是公認(rèn)較好的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，在改進(jìn)菁染料的穩(wěn)定性方面受到了廣泛關(guān)注。Fegling Song等指出，N 原子上用苯取代常規(guī)的烷基，以用供電基團(tuán)取代橋環(huán)上的氯原子都將改善染料穩(wěn)定性。另外，其他因素也會(huì)有一定的影響，例如將染料與抗氧化劑一起使用可減少介質(zhì)中 1O2和 O2 的含量，功能菁染料同樣會(huì)趨于穩(wěn)定。在吲哚環(huán)N原子上引入對(duì)羧芐基，在芳香環(huán)上引入磺酸基增加水溶性；(2) 合成橋環(huán)七甲川吲哚菁染料縮合劑2氯1甲?；?羥甲基環(huán)己烯的合成條件進(jìn)行改進(jìn)，減少縮合劑在生產(chǎn)過(guò)程中被氧化程度第2章 實(shí)驗(yàn)部分 實(shí)驗(yàn)儀器及藥品 實(shí)驗(yàn)儀器予華SHZD(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵 鞏義市英峪予華儀器廠DF101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鞏義市英峪予華儀器廠旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 RE52C 鞏義市英峪予華儀器廠紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(uv2550) 日本島津FL3（Fluorolog 3)熒光光譜儀 法國(guó)Jobin Yvon 實(shí)驗(yàn)藥品三氯氧磷 分析純 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所二氯甲烷 分析純 天津市凱通化學(xué)試劑有限公司三氯甲烷 分析純 天津市凱通化學(xué)試劑有限公司環(huán)己酮 分析純 天津市凱通化學(xué)試劑有限公司N，N二甲基甲酰胺 分析純 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所無(wú)水乙醚 分析純 天津市科密歐試劑有限公司乙酸酐 分析純 天津市化學(xué)試劑三廠無(wú)水甲醇 分析純 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所丙酮 分析純 天津易發(fā)化學(xué)試劑廠異丙醇 分析純 天津市化學(xué)試劑一廠硅膠 200~300目 天津市圣源化學(xué)試劑有限公司 染料中間體的制備 染料中間體的合成路線染料中間體的合成路線如圖21所示。在中間體的2位上存在著富電子、活潑性甲基，可作為親核試劑與具有親電活性的縮合劑縮合而得到各種相應(yīng)3H吲哚菁染料。 2,3,3三甲基3H吲哚啉5磺酸的合成方法 在100 mL的三口瓶中加入3甲基2丁酮5 mL（ mol）、 g（ mol）及9 mL醋酸。反應(yīng)一步完成，條件溫和，但反應(yīng)物要求嚴(yán)格無(wú)水，合成方程式如圖23。由于醋酸鈉可在后處理過(guò)程中通過(guò)甲醇萃取所得固體產(chǎn)品中的染料及柱分離過(guò)程中除去，因而采用傳統(tǒng)的醋酸鈉催化法合成 g( mol) g( mol)縮合劑，用15 ml醋酐溶解后，再加入1 g無(wú)水醋酸鈉，用氮?dú)獗Ｗo(hù)，室溫下攪拌反應(yīng)6 h后，向溶液中加入無(wú)水乙醚，使產(chǎn)品全部析出，靜置，傾去上清液，用無(wú)水乙醚洗滌固體三次，固體用少量甲醇溶解，去除瓶底白色固體顆粒，然后向溶液中加入無(wú)水乙醚使產(chǎn)品再次全部析出，靜置，傾去上清液，固體用無(wú)水乙醚洗滌三次，得粗產(chǎn)品，放入真空干燥器中保存 對(duì)稱橋環(huán)Cy7的分離 TLC分離所用展開(kāi)劑揮發(fā)性較大，為防止在展開(kāi)過(guò)程中展開(kāi)劑比例改變，薄層色譜展開(kāi)必須在封閉器皿中進(jìn)行，分上行法(溶劑向上爬)、下行法(溶劑向下爬)和近水平(溶劑橫向擴(kuò)散)等。點(diǎn)樣時(shí)必須注意勿損傷薄層表面。本章選用濕法，首先配置洗脫劑，用洗脫劑將硅膠調(diào)至糊狀，攪拌至無(wú)氣泡，然后一次性傾倒入色譜柱，用少量洗脫劑沖洗柱壁上殘留的硅膠；裝柱時(shí)輕敲管柱，使整個(gè)硅膠柱無(wú)氣泡，裂縫；靜置6 h，使硅膠自然沉降，沉降過(guò)程中要保持硅膠與洗脫劑接觸面水平，之后打開(kāi)旋塞，從下端放出洗脫劑，至洗脫劑與硅膠平面相平；滴加待分離的產(chǎn)品，待溶液全部滲進(jìn)硅膠柱中，再加入洗脫劑，一開(kāi)始要少量加進(jìn)，待洗脫劑溶液變澄清后再大量加入；加入的樣品隨洗脫劑以不同的速率向下洗脫，產(chǎn)品得以分離。