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（羟基/氨基苯基）苯并唑系桥连BODIPY二元化合物的合成及光谱性质研究认领

作者：

李玉茹

学位授予单位：

湖南科技大学

摘要：

质子转移化合物和氟化硼吡咯（BODIPY）是近年来被广泛应用和不断推新的重要荧光物质,而将两者相结合的二元发光化合物可为荧光识别体系的构建和新颖发光材料的设计提供新思路。本文采用酰胺合成的方法合成了5种2-（2-羟基/氨基苯基）苯并唑系和BODIPY双发光团的能量供体-受体二元化合物。并进行了1H NMR和高分辨质谱结构表征。运用紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱、荧光滴定法和量子化学计算研究了二元化合物的光谱性质。运用密度泛函（DFT）和含时密度泛函（TD DFT）理论方法研究了芳香性取代基对2-（2-羟基苯基）苯并咪唑（HBI）激发态质子转移和光谱性质的影响。1、合成了二元化合物HBT-BODIPY和HBT-BODIPY1,光谱测试结果表明HBT-BODIPY的最大吸收波长在500 nm左右,在513 nm附近有发射峰。因HBT-BODIPY1的共轭程度较大,所以后者的吸收与发射均比前者红移了14 nm左右。溶剂效应表明了这两种二元化合物对溶剂不敏感。阳离子响应性研究结果为Cu2+和Ni2+对HBT-BODIPY和HBT-BODIPY1均有荧光猝灭作用。当pH=11～14时,HBT-BODIPY的荧光强度明显降低,HBT-BODIPY1在pH=12～14条件下分子结构遭到破坏。2、研究发现,HBI与HBI-R的基态和激发态的稳定构型均分别为醇式和酮式结构;取代基使HBI基态和激发态分子内质子转移能垒都有降低,ESIPT比GSIPT容易发生;芳环取代基使吸收峰和发射峰均产生了明显的红移。在DMSO溶剂中,HBI-BODIPY的荧光强度随着Cu2+和Ni2+的浓度增加而降低,摩尔结合比分别为1:1和1:2,HBI-BODIPY在识别Cu2+和Ni2+时有较强的抗干扰性。当pH=11～14时,HBI-BODIPY的酰胺键断裂,在515 nm处的荧光峰降低并且在448 nm处出现新的发射峰。3、合成了二元化合物HBO-BODIPY,研究了在不同溶剂中的吸收与发射光谱。在乙腈溶剂中,构建了以HBO-NH2为能量供体和化合物2a为能量受体的荧光共振能量转移（FRET）体系,并考察了供、受体浓度变化对FRET的影响。离子响应与抗干扰性实验表明HBO-BODIPY能够识别Cu2+和Ni2+并且有较强的抗干扰性。当pH=11～14时,HBO-BODIPY在515 nm处的荧光峰降低并且在472 nm处出现新的发射峰。4、实验与理论计算相结合表明不同溶剂对APBT-BODIPY的吸收与发射光谱影响不大。研究发现,在四氢呋喃溶剂中APBT-BODIPY存在从能量供体APBT-COOH到能量受体3a的分子内荧光共振能量转移,并构建了两者分子间的FRET分子对。H+浓度增加,APBT-BODIPY在短波长处的吸收峰蓝移,在514 nm处的荧光峰降低。APBT-BODIPY对Cu2+表现出良好的专一性,并且随着Cu2+浓度增强,其荧光强度降低。

摘要译文

关键词：

苯并唑系化合物; 二元化合物; BODIPY; 密度泛函理论; 荧光共振能量转移

学位年度：

2020

学位类型：

硕士

学科专业：

化学

导师：

易平贵张杰

中图分类号：

TB34[功能材料⑨];O657.3[光化学分析法（光谱分析法）⑨]

学科分类号：

070308[能源化学];070302[分析化学];070306[化学生物学];081704[应用化学];081706[分子化工]

D O I：

10.27738/d.cnki.ghnkd.2020.000463