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关键词： 电化学   锂离子电池   电极材料   有机合成  

摘要： 本文合成了一系列三苯胺聚合物衍生物材料,(1)含醌式结构的三苯胺衍生聚合物PBDPAA;(2)聚(苯基苯胺)功能高分子材料P(Ph An);(3)一系列交联多孔有机聚合物POPs。并在此基础上,将其作为有机正极电极材料,研究其电化学和锂离子电池性能,具体研究工作包括:以2,6-二溴蒽醌和二苯胺为单体,通过Buchwald-Hartwig芳胺化反应合成2,6-双(二苯基氨基)-9,10-蒽醌(BDPAA)功能单体,并通过化学氧化聚合制备得到聚(2,6-双(二苯基氨基)-9,10-蒽醌)(PBDPAA)功能材料。在SEM下观察到该材料呈现松散和类似于海胆状空间堆叠结构形貌。经FT-IR、H NMR等表征手段确认聚合物和单体中存在羰基基团,表明功能单体和聚合物已被成功制备。循环伏安性能(CV)研究表明,制备的电极材料分别在3.849/1.847 V和4.341/3.721 V呈现两对氧化还原特征吸收峰,分别对应醌式结构和苯胺单元氧化还原过程。电化学阻抗测试表明,PBDPAA电极材料的阻抗小于聚三苯胺(PTPA)电极材料,得益于其类海胆状开放结构有利于载流子传输过程。作为锂电池正极材料,在20 m A·g的电流密度下,PBDPAA首圈比容量为184.6 m Ah·g,经历循环50圈后电极材料的比容量为容量约为93 m Ah·g,在20、50、100、200、500 m A·g电流密度下的稳定放电比容量分别为119.3、104.9、92.1、90.3和79.7 m Ah·g对比PTPA材料,循环性能和倍率性能有明显提升。以4-溴二苯胺为单体,通过Buchwald-Hartwig C-N耦合缩聚反应制备聚苯基苯胺(P(Ph An))功能材料,该材料在SEM扫描电镜下呈现类似蜂窝状堆叠态的结构形貌。FT-IR红外光谱分析表明聚合物中含有苯环和叔胺基的特征吸收峰,证明聚合物已被成功制备。CV测试曲线表明,P(Ph An)材料的在3.719/3.383 V呈现一对较宽的氧化还原峰,对应于电极材料中N原子活性中心的高密度结构特征。作为锂电池的正极材料,在20 m A·g的电流密度下P(Ph An)电极材料的比容量为首次133m Ah·g,50次循环后容量保持率为84%。并且,P(Ph An)电极材料在20、50、100、200和500 m A·g倍率下的稳定放电比容量分别为119.9、118.3、115.4、111.7和104.7m Ah·g。对比PTPA材料,循环性能和倍率性能有明显提升。以无水三氯化铁(Fe Cl)为引发剂、三苯胺为单体,FDA为交联剂,通过Friedel-Crafts反应制备不同交联度的PTPA材料(POP-I,POP-II,POP-III)。红外光谱(FT-IR)测试表明,制备的聚合物中在2854 cm和2921 cm呈现亚甲基结构单元的特征峰,表明交联结构在三苯胺结构单元中存在。SEM照片观察到不同交联密度的交联聚三苯胺(POPs)均表现出差异化的多孔隙空间结构。阻抗测试表明,POPs材料普遍展现出更低的阻抗和更好的离子扩散能力。电化学CV曲线表明POPs材料分别在4.051/3.603 V和3.488/2.525 V处分别出现两对氧化还原峰,分别对应POPs材料中的三苯胺活性中心氧化还原过程特征和交联结构中羰基氧化还原平台。作为锂电池正极材料,在20 m A·g的电流密度下,电极材料首次循环中比容量为分别为102.1 m Ah·g(POP-Ⅰ)、96.4 m Ah·g(POP-Ⅱ)和61.4 m Ah·g(POP-Ⅲ)。POP-Ⅱ在高倍率下保持了97.6%的初始容量,表明合适交联度的聚合物POPs材料可作为锂电池正极的潜在高功率密度电极材料。

关键词： 单电子转移   有机合成   有机电催化   有机光催化  

摘要： 有机光合成和有机电合成作为有机合成中的两大合成手段,极大地促进了有机合成化学的发展。有机光化学合成利用光催化剂在光照下形成激发态,通过电子转移、能量转移或氢原子转移从而发生化学反应。有机电化学合成通过反应物或催化剂在电极上得失电子发生氧化或者还原反应从而合成有机物。但是从本质上来看这两者都是通过单电子转移实现的。本文主要研究了电催化和光催化条件下的单电子转移反应,具体研究如下:1.电催化吲哚类分子的氰化:使用吲哚为底物,在配有RVC作阳极、铂片作阴极的电解池中以三(4-溴苯)胺为催化剂,Na OH为碱,乙腈和水为溶剂,四丁基四氟硼酸铵(n BuNBF)作电解质,氮气氛围,在恒定电流(10 m A)条件下与廉价易得的三甲基氰硅烷反应2.5小时就可以实现吲哚的氰化反应。该反应具有条件温和、操作简单、底物范围广等特点。2.光催化合成双取代四氢呋喃类分子:以喹喔啉-2(1H)-酮、2,3-二氢呋喃、叔丁基过氧化氢为底物,1,2-二氯乙烷(DCE)为溶剂,2,4,6-三苯基吡喃四氟化硼盐(TPPT)为光催化剂,在空气和室温下用可见光蓝色LEDs(450–455 nm)照射2小时,以良好的产率得到了双取代的四氢呋喃衍生物。3.电化学脱芳构化构建螺[4.5]十三烯酮:以炔烃和苄基丙二酸二甲酯为底物,在配有RVC作阳极、铂片作阴极的电解池中以甲醇和四氢呋喃为溶剂,二茂铁做催化剂,三氟甲磺酸钪为添加剂,碳酸钠为碱,四丁基四氟硼酸铵作电解质。在65 C下用10 m A的电流电解2.5小时就能以良好的收率得到相应的目标产物。

关键词： 非安莎霉素   有机合成   蛋白水解靶向嵌合体   虚拟活性  

摘要： 热休克蛋白90 (heat shock protein，Hsp90)是基因表达、增殖和细胞周期的主要调控因子，可以调节300多个客户蛋白的信号转导、DNA修复和免疫反应等过程。Hsp90的失调将导致细胞内稳态失调和客户蛋白的过度表达，而许多客户蛋白是致癌基因的表达产物。非安莎霉素(Onalespib，AT-13387)作为体外实验中药效最持久的一种Hsp90抑制剂，已广泛应用于晚期肿瘤的临床研究，与其他药物联合使用也表现出了良好的应用前景。蛋白水解靶向嵌合体(Proteolysis targetingchimeras，PROTACs)技术以其作用范围更广、活性更高、可靶向“不可成药”靶点、提高选择性、活性和安全性、克服药物的耐药性等特点，近年来广泛应用于新药研发领域。本文以非安莎霉素及其PROTACs为研究对象，采用有机合成的方法以获得非安莎霉素的简洁和高效的合成方法，并运用分子对接技术和概念密度泛函理论(CDFT)对所设计的非安莎霉素的PROTACs进行虚拟活性的研究，为非安莎霉素的更广泛药理活性研究及应用提供一定的理论依据和实验基础。　　非安莎霉素的合成研究是在对已知合成方法的文献综述的基础上，针对其两关键中间体A(2，4-二苄氧基-5-异丙烯基苯甲酸)和B（5-（（4-甲基-1-哌嗪基）甲基）异二氢吲哚）的合成方法，从原料来源、合成条件、生产成本、反应得率、操作的简单性和工艺放大的可靠性等不同角度综合考虑，开展优化研究。中间体A的合成是以2，4-二羟基苯甲酸甲酯为原料，采用“一锅法”的Friedel-Crafts酰基化和Fries重排反应、亲核取代反应、Wittig反应和酯水解4步操作，通过对反应体系、投料比、反应温度、溶剂和析晶终止温度等影响因素的研究，以确定中间体A的适宜的反应条件。中间体B的合成路线是选用5-溴邻苯二甲酰亚胺和3，4-二甲基苯甲酸为原料，通过对反应条件和得率等的优化研究，确定适宜的合成路线。在对已有的合成路线的优化研究后，确定非安莎霉素的适宜的合成路线是以2，4-二羟基苯甲酸甲酯为原料，中间体A与5-溴异二氢吲哚经HOBt/EDCI缩合反应、溴的羰基化反应、还原胺化引入1-甲基哌嗪和催化氢解等步骤。所得的非安莎霉素的合成方法具有路线简洁、原料易得、操作简单的优点，非安莎霉素的得率为49％，相较于文献值有明显的提高。合成过程中所涉及的关键中间体和终产物等的结构均经1H NMR、13C NMR和MS确证。　　非安莎霉素的PROTACs的虚拟活性研究是以AT-13387为Hsp90靶蛋白配体，以泊马度胺为PROTACs药物分子的E3泛素连接酶配体，将二者通过不同性质的Linker相连接，设计了12种非安莎霉素类PROTACs药物。采用分子对接技术和概念密度泛函理论(CDFT)，对所设计的PROTACs进行虚拟活性的研究。选用AutoDock作为对接软件，靶蛋白从PDB蛋白库网站获取(PDB编号:2vcj)，根据靶蛋白与PROTACs的POI配体的结合模式，分析配体与受体间的相互作用。采用CDFT，在B3LYP-D3/6-31g*方法下，计算前线分子轨道(FMOs)、福井函数(FF)、分子静电势(MEP)和双描述符(DD)等，以评价所设计的PROTACs的性质。用Multiwfn 3.4多功能波函数分析程序整理数据并绘制图像，通过解析各计算图像以阐明不同性质的Linker对PROTACs分子虚拟活性的影响。结果表明:非安莎霉素的PROTACs分子的抑制常数Ki在0.03～2.39 mM之间，与Linker的性质有关。Linker为环状(A4，A5，A6，A7)的PROTACs分子的抑制常数Ki较小，均介于0.03～0.44 mM之间;Linker为链状(A1，A2，A3)和多面体烷(A8，A9，A11，A12)的PROTACs分子的抑制常数Ki均在1.02～2.39 mM之间。此外，由于PROTACs分子由三部分组成，分子较大，其几何构型对虚拟活性也有显著的影响。非安莎霉素的PROTACs的虚拟活性和构效关系的研究，可为非安莎霉素的PROTACs的进一步合成和药理活性研究提供理论指导。

关键词： 硼氮杂多环芳烃   咔唑   三苯并蒽   有机合成   有机发光二极管  

摘要： 多环芳烃及其衍生物在有机光电材料领域具有广泛应用,通过掺杂杂原子,可有效调节多环芳烃的物理化学性质。本论文基于硼氮/碳碳(BN/CC)等电子体的概念,合成了两大类硼氮杂多环芳烃,系统的研究了它们的固态结构、光电物理性质,并对硼氮杂三苯并菲在OLED领域的应用进行了初步探索。本论文第一部分工作,设计并合成了“母体”硼氮杂咔唑(BN-Car)及其衍生物(11)。对硼氮杂咔唑(11)的芳香亲电溴代反应进行了详细研究,单晶解析辅以理论计算,确定了溴代反应的区域选择性。进而考察了溴代产物1Br-BNCar-Pr和3Br-BN-Car-Pr金属催化的偶联反应,得到了一系列硼氮杂咔唑衍生物。并对硼氮杂咔唑衍生物进行了光物理性质研究,辅以分子轨道和芳香性的理论计算,揭示了不同取代基团对硼氮杂咔唑的影响。同时研究了“母体”硼氮杂咔唑与全碳咔唑的性质,揭示了嵌入硼氮键后可对咔唑光电物理性质的影响。第二部分工作,从1-乙烯基-2-萘胺和2-乙烯基-1-萘胺两个前体出发,先进行一步亲电硼化反应得到硼氮杂菲,然后经过一锅法同时构建两个碳碳单键,得到了两种硼氮杂三苯并蒽(BNDBT-1和BNDBT-2)。为了进行对比研究,同时也设计合成了全碳的三苯并蒽(DBT)。我们这BNDBT-1、BNDBT-2和DBT进行了一系列表征,包括单晶结构(BNDBT-1)、光物理性质和电化学性质等。结合理论计算对其芳香性、前线轨道能级进行了考察。此外,我们以BNDBT-1、BNDBT-2和DBT做为发光层,制备有机发光二极管器件,初步研究了其器件性能。研究表明以BNDBT-1和BNDBT-2制备的器件的具有深蓝色发光。总之,本论文成功合成了硼氮杂咔唑和硼氮杂三苯并蒽多环芳烃,系统研究了这两类硼氮杂芳烃的物理化学性质。研究内容丰富了硼氮杂芳烃,为其进一步应用奠定了基础。

关键词： 有机合成   含氮硫杂环   环化反应  

摘要： 氮硫杂环化合物因其在生理学和医学上的独特生物活性及其广泛应用而受到合成化学家和药理学家关注。随着绿色合成理念深入人心,开发绿色高效合成氮硫杂环化合物的路线成为有机合成的研究热点,发展高效、普广和环保的构建氮硫杂环方法具有重要研究意义和应用价值。本论文的研究目标是利用炔酮、炔醇、异丙烯衍生物等易制备有机化合物为基本原料,在无金属催化条件下高效构建异噻唑、噻吩和吡啶衍生物等含氮硫杂环的功能有机分子,具体研究内容如下:绪论部分简单阐述了各种含氮硫杂环化合物的制备方法和具体应用,以及综述了各种化工原料构建碳-硫和碳-氮键等策略,并利用这些策略合成一系列取代异噻唑、噻吩、吡啶和嘧啶衍生物等。最后,介绍了本研究课题的研究目的、内容以及研究意义。(1)无过渡金属催化条件下,炔酮为原料,乙基黄原酸钾为硫源、碘化铵为氮源,炔酮、乙基黄原酸钾和碘化铵三组分环化一锅法高效合成取代异噻唑衍生物。该反应具有底物廉价易得,产率良好,底物适应性广等优点。机理研究表明该反应基于高区域选择性炔烃氢胺化/硫化/分子内环化串联反应,反应简单直接构建C-N键、N-S键和C-S键,得到3,5-二取代异噻唑化合物。(2)基于炔醇为原料,廉价易得的硫粉为硫源,炔醇化合物在不使用金属催化剂和碱的条件下,碘促进炔醇的脱水和硫环化反应,构建多取代噻吩目标产物。该合成策略以良好收率高效制备含丰富官能团取代的噻吩产物。该环化反应主要通过碘单质产生的碘化氢对炔醇羟基活化,进而发生脱水反应,得到炔烯中间体,接着元素硫高温条件下产生的三硫阴离子自由基(S)与炔烃碳碳三键发生自由基加成,经过分子内环化反应,最终合成多取代噻吩化合物。(3)基于异丙烯衍生物为基本原料,实现了无金属催化条件下的异丙烯衍生物和甲醛、碘化铵的串联环化反应一锅法合成系列芳基取代吡啶和嘧啶化合物的策略。该反应具有良好的化学和区域选择性,条件可控和官能团耐受性良好等优点。此外,该反应以廉价易得的异丙烯衍生物为C3合成子,碘化铵提供氮源,甲醛或二甲亚砜为C1碳源,实现了分子间C-N键和C-C键的直接构建,以良好产率合成了系列芳基取代的吡啶和嘧啶化合物,具有良好的创新性和实用性。

关键词： 盐湖提锂   溶剂萃取   磷酸酯   有机合成   锂镁分离  

摘要： 近年来，随着锂电池行业的迅速发展，全球锂产品的需求量迅猛增长，加大锂的产能，加快锂资源的开发利用对满足锂的供应越来越重要。我国盐湖卤水锂资源丰富，但大多数盐湖低品位、高镁锂比的特点对于锂的提取具有很大的挑战，开发高分离选择性、低成本、绿色的镁锂分离技术是盐湖提锂的关键。溶剂萃取法是盐湖提锂研究和应用较为深入的方法之一，磷酸三丁酯（TBP）是目前应用最广泛的萃取剂，但传统的TBP-FeCl3萃取体系在萃取过程中存在乳化和三相问题。　　针对上述TBP-FeCl3萃取体系的问题，本文基于TBP萃取机理合成了新型磷酸酯类萃取剂，并将其用于萃锂研究;分别探讨了利用合成的萃取剂制备的正丁醇萃取体系和环己酮萃取体系从高镁锂比卤水中萃取锂的影响因素，对比两种萃取体系对锂的萃取效果，本文主要内容如下：　　（1）以磷酸和丙三醇为原料通过一步酯化反应合成一种新型磷酸酯类化合物，并对其进行纯化后得到最终产物，采用质谱和红外对磷酸酯类化合物进行了表征。　　（2）正丁醇萃取体系的萃锂研究：以磷酸酯为萃取剂，FeCl3为共萃取剂和正丁醇为稀释剂组成萃取体系，分别对萃取过程的磷酸酯的体积分数，初始Li+浓度，Fe3+/Li+摩尔比，水相H+浓度，萃取相比进行优化，在磷酸酯的体积分数为20%，Li+浓度为2.0g/L，Fe3+/Li+摩尔比为1.5，H+浓度为0.01mol/L，萃取相比为5/1的最佳萃取条件下，Li+的单级萃取效率可达53%以上，锂镁分离系数为18.81。　　（3）环己酮萃取体系的萃锂研究：以磷酸酯为萃取剂，FeCl3为共萃取剂和环己酮为稀释剂组成萃取体系，分别对萃取过程的磷酸酯的体积分数，初始Li+浓度，Fe3+/Li+摩尔比，水相H+浓度，萃取相比进行优化，在磷酸酯的体积分数为20%，Li+浓度为0.1g/L，Fe3+/Li+摩尔比为1.5，H+浓度为0.01mol/L，萃取相比为4/1的最佳萃取条件下，Li+的单级萃取效率可达47%以上，锂镁分离系数为51.76。　　（4）对比两种不同的溶剂萃取体系可以发现：正丁醇体系更适合于Li+浓度较高的盐湖卤水（2.0g/L），相比于环己酮体系，对Li+具有更高的萃取效率;而环己酮体系更适合低Li+浓度的盐湖卤水（0.1g/L），锂镁分离系数较高，对Li+具有更高的选择性。

关键词： 球形SBA-15   四配位骨架铝   新型纳米复合材料   烯炔类化合物   环化反应   C-S偶联/Csp2-H羟基化串联反应  

摘要： 非均相催化剂的出现,为有机合成带来了“绿色”生机,因其解决了均相催化所带来的资源困境与环境危机等问题,为实体工业做出了重要贡献,近些年得到迅猛的发展。而在众多的载体材料中,SBA-15介孔材料由于其具有较高的比表面积,较大的孔径、较厚的孔壁以及有序的孔道结构,在负载活性组分后的稳定性好、催化效率高、易于分离回收和重复利用,受到了催化类学者们的广泛关注。SBA-15介孔材料在维持原有二维六方骨架结构的同时,对不同形貌的颗粒进行改性参与有机合成反应,在不同的反应中能够达到优异的催化效果;还可将SBA-15与其他功能型材料进行组装制成新型复合型材料,根据反应所需条件负载不同活性材料从而催化各种类型有机合成反应。鉴于此,本论文利用创新工艺手段对SBA-15颗粒形貌进行研究,应反应条件要求对其进行相应活性组分的负载,将活性组分与其形貌协同化,以炔醇脱水反应和烯胺酮与炔醇的环化反应作为催化剂性能的评价。再将微孔材料与SBA-15介孔材料进行自组装成新型微介孔复合型材料,代替传统铜催化C-S偶联/Csp-H羟基化反应,以扩大其实业应用性,再根据不同有机合成反应探讨出可靠的反应机理。具体工作内容如下:1、本文不使用额外的添加剂来降低模板剂Pluronic 123(P123)的疏水性,仅在特定的时间内以独特的搅拌转速使P123胶束转变成球形胶团,制备得到球形SBA-15。再引入铝源,制备出只含有四配位骨架铝的Al/SBA-15材料,并以炔醇脱水反应来验证Al/SBA-15催化剂的催化性能。表征结果显示球形Al/SBA-15具有规整的二维六方骨架结构,且仅存在四配位骨架铝存在。该催化剂表现出优异的催化性能和稳定性,在15分钟内催化炔醇快速脱水合成新型烯炔类化合物,并可进行多次重复利用。最后,我们还提出了一种新的催化反应机理。2、为了提升具有重要药物价值的1,2-二氢吡啶的制备效率,本文以只含有四配位骨架铝的球形Al/SBA-15材料为催化剂,参与烯胺酮类化合物与炔醇类化合物的环化反应,以良好的产率得到了一系列的1,2-二氢吡啶类衍生物。结果表明:该催化剂由于球形形貌和有序孔道特征,使得各反应物和催化剂的活性组分可以充分接触,从而显著提高了目标产物的产率并缩短了合成反应的时间。催化剂经过多次回收仍保持较高的活性,其活性组分的浸出率可忽略不计。3、本文利用金属-载体之间的较强相互作用来限制纳米铜粒子在热解过程中的聚集,实现了纳米铜颗粒(Cu)在棒状SBA-15分子筛中的原位生成和稳定存在,形成了一种新型的Cu-PC@SBA-15纳米复合材料。该催化剂材料高效地催化了苯硫酚与芳基碘的C-S偶联/Csp-H羟基化反应,并成功地合成了2-(苯硫基)苯酚类化合物。Cu-PC@SBA-15材料易于分离、回收和实现多次重复使用,反应后溶液中铜活性组分的浸出率较低,可忽略不计,且首次突破了其他价态铜离子在C-S偶联/Csp-H羟基化串联反应中的最好催化效果。

ISBN: (纸本)9787030717726

关键词： 有机合成   荧光探针   重金属   汞离子   水溶性  

摘要： 汞离子(Hg2+)作为最常见的有毒重金属离子之一,在工业、农业生产和日常生活中随处可见,尤其在多种食品种类中均有检出量超标现象。Hg2+可以通过土壤进入到农作物中,和饮用水等通过食物链进入人体并且不断积聚,一旦超过人体所能耐受的限度,便会诱发一系列疾病,不但会引发肠胃溃疡、腹泻、肺水肿等问题,而且会对人体中枢神经系统造成伤害,甚至产生呼吸衰竭导致死亡,危及人类身体健康。随着人们对生活环境和食品品质的要求逐步提高,由重金属引发的环境污染和食品安全事件也日益受到人们的关注。因此,建立一种新型可靠的、高灵敏度、高选择性、操作简单的检测方法用于环境和食品中Hg2+的定性及定量检测迫在眉睫。本论文通过构建合成方法简便、高灵敏度、高选择性、响应时间快和操作简便为特点的有机荧光探针用Hg2+的检测。通过合理的设计构建了两种不同的有机荧光探针,并对其结构进行了表征。通过荧光光谱法探究了两种有机荧光探针的光谱特性,并将两种探针应用于生活用水中Hg2+的加标检测。基于有机荧光探针1水溶性较差的特点,未用其进行细胞成像试验,而是将水溶性改性成功的有机荧光探针2在生物样品和肺癌细胞成像中进行了应用,具体开展了以下几个方面的研究工作:(1)以Hg2+作为研究对象,基于醛基的保护和去保护原理,通过一步合成法设计合成了一种新型有机荧光探针(探针1),可以实现对Hg2+的高选择和高灵敏的检测。探针1的合成以6-羟基-2-萘甲醛和1,2-乙二硫醇为原料通过缩醛保护作用得到萘苯二硫戊环结构。在没有Hg2+存在的情况下,探针1本身几乎没有荧光发射强度;而在Hg2+存在的时候,萘苯二硫戊环结构遭到破坏,从而释放出荧光团6-羟基-2-萘甲醛,使得检测体系出现荧光开启现象。当探针1与不同浓度的Hg2+孵育后,随着Hg2+的浓度逐渐增加,发射峰在515 nm处明显增强,且在Hg2+浓度为0-20 μm范围内表现出良好的线性关系,其检测限低至1.27 nM。将探针1用二甲基亚砜助溶后,应用于实际水样中Hg2+的检测,其检测结果呈现出良好的应用前景,但是需借助有机溶剂助溶,不利于实际生物样品,尤其是活体内的成像检测分析。(2)考虑到上述合成的探针1存在水溶性和生物相容性较差的问题,因此通过合理的设计,引入水溶性和生物相容性好的六聚乙二醇对其进行水溶性改性,以期实现纯水体系中的实际样品检测和活体内成像检测。其合成路线为:以六聚乙二醇为原料制备对甲基磺酰化六聚乙二醇,在碳酸钾存在下,与6-羟基-2-奈甲醛反应生成新的化合物。上述所得中间体与1,2-乙二硫醇反应,生成水溶性较好的新探针(探针2)。首先对其荧光光谱性质进行研究,探究了探针2与不同浓度的Hg2+孵育后,观察到其在460 nm处有明显发射峰增强,且荧光值的增加与Hg2+浓度存在良好的线性关系,其检测限低至0.62nM。试验结果显示,相较于探针1,探针2不仅水溶性增强,同时省去了助溶有机溶剂的成分,且用MTT染色法证明了其几乎没有细胞毒性,能够很好的用于细胞成像分析。(3)考虑到上述探针2的优良水溶性和生物相容性,接下来将水溶性改性成功的探针2应用于实际样品检测与成像分析。首先,用经消化处理的小龙虾肉和血汞病人的血清样品作为实际检测样品展开研究,结果表明,在小龙虾肉的加标试验中,探针2检测Hg2+的加标回收率均在国标法的标准范围内且检测结果具有良好的重现性;探针2用于检测血汞病人的血清样品中Hg2+含量的试验中,将探针2的检测结果与国标法检测结果对比,三组血清样品中Hg2+的检出量相较于国标法均得到更为精准的结果。随后进一步将探针2用于肺癌细胞(HepG2)模型的成像分析,取得了很好的成像结果,说明探针2可以用于活细胞中Hg2+的检测成像,为其日后更好地应用于生物样品中Hg2+的定性定量检测奠定了良好的基础。

关键词： Togni’s reagent Ⅱ   直接三氟甲基化   响应面优化   芳环   有机合成  

摘要： 三氟甲基(CF)是一种非常重要的结构基团,广泛存在于农用化学品、医药和有机材料结构中。值得注意的是,CF基团与相关生物分子的结合对它们的物理和生物学性质有重要影响。当前研究发现在分子结构中掺入CF基团能够提供更佳的生物利用度、膜通透性和代谢稳定性。因此,开发含有CF化合物的重要性也日益增加,与此同时寻找简便有效的方法,将CF基团引入到有机化合物中也日益重要。自然界中基本不存在有机氟化合物,引入CF的方式大多利用CF试剂直接或间接的引入。目前三氟甲基化方法依据底物的活性类型可分为以下三类:自由基三氟甲基化、亲电三氟甲基化以及亲核三氟甲基化。现有技术在芳环上引入CF的方法较少,且都存在着收率不理想的缺点,有的甚至需要多步才可得到目标化合物,同时也不易实现工业化生产。本课题为课题组与公司合作的横向课题,其研究目的是遴选当前具有市场潜力且需求较大的CF化合物,利用Togni’s reagentⅡ作为三氟甲基源,通过一步法,在芳环上利用C-H键的断裂直接进行三氟甲基化,得到一系列具有CF基团的芳环类化合物,为下一步企业在该领域的产业化发展奠定基础。本研究以碘化亚铜为催化剂,DMF作溶剂,对15个芳环底物进行了三氟甲基化,共得到17个含有CF基团的目标化合物(K1～K17),其中氨基吡啶环类12个(K1～K12),吡嗪环类2个(K13～K14),噻唑环类1个(K15),吡咯环类1个(K16),苯环类硼酸酯1个(K17),并通过H NMR、C NMR、IR、MS对所有目标化合物进行了表征。通过单因素实验,对目标化合物的合成路线以及反应时间、反应温度、催化剂用量等影响化合物收率的工艺参数进行初步工艺考察。并在此基础上对目标化合物中市场用量大的氨基吡啶化合物(K1～K12)与氨基吡嗪类化合物(K13～K14)采用了响应面法,对合成工艺进行了进一步优化,考察其不同因素间的交互作用,得到最佳反应时间、反应温度及其他反应条件,提高了目标化合物的收率及合成路线的经济性和绿色性。其中K1收率较文献报道提高18.99%。K15收率较文献报道提高32.07%。K17收率较于文献报道提高14.07%。在实验结果的基础上,对分子结构和反应结果进行了分析,芳环上具有供电基团时,目标产物的产率得到较大提高,CF主要引入在供电基的邻对位,且邻位收率大于对位,如K5和K6的产率比为1.2:1,同时空间效应也是影响取代位置的关键因素,当取代基团较大时,对位收率大于邻位,如K7和K8的收率比为1:1.32。