四苯乙烯类的阳离子荧光探针的合成与应用文献综述

 2022-12-29 15:44:25

立项依据:

手性(Chirality)现象在自然界中普遍存在(如植物、动物、宇宙), L-氨基酸、D-葡萄糖、D-核糖、D-脱氧核糖等手性物质是组成生命的物质基础, 生物体内是一个手性的环境。目前临床使用的化学合成药物中很大一部分都是手性药物,而且部分药物的各种对映体活性不同,甚至是相反的,如非甾体抗炎药萘普生(naproxen)的S-构型的对映体的活性比R萘普生强35倍; R-沙利度胺能缓解妊娠反应,S-沙利度胺有严重的致畸作用。因此对手性化合物,如手性药物的组成成分分析,进行单一手性化合物的合成具有十分重要的意义。目前,手性识别技术广泛应用于不对称合成催化剂的筛选、食品污染检测、新药研发和药品筛选1-5。传统的手性化合物分析方法如手性气相色谱(GC),高效液相色谱(HPLC),质谱(MS), 圆二色谱(CD),手性NMR 和手性毛细管电泳(CE)等需要昂贵的仪器或添加复杂的辅助剂,操作繁琐,耗时,极大的限制了它们的使用范围6-14。近年来,报道的荧光手性识别探针因其操作简单,成本低廉,并可以提供实时的监测,在手性化合物的高通量分析和手性药物的筛选具有很大的应用前景而引起了人们的广泛关注,并有一系列的荧光探针相继报道。目前报道的手性识别荧光探针主要是基于联萘15,16,蒽17和卡比吗唑18等荧光基团的衍生物,依据荧光淬灭程度变化来进行识别,仅能识别个别化合物,识别范围窄,无法用于手性化合物的定量分析。

通常聚集状态下光致发光的有机发光体有两种不同的效果:聚集而引起的荧光猝灭(aggregation-caused quenching, ACQ)和聚集诱导荧光增强(aggregation-induced emission enhancement, AIE或AIEE),导致发光化合物产生ACQ或AIE效应的主要原因在于分子的结构和分子间的空间排列。化合物在聚集状态下呈现出发光效率降低甚至不发光ACQ的现象最为典型例子就是DDPD,在THF溶液中该染料发出明亮的荧光,但当不良溶剂水加入时,疏水性染料容易聚集产生显著的荧光猝灭19。ACQ效应一直是有机发光材料发展的一大障碍,极大限制了其的应用范围。2001年,唐本忠课题组首次发现1-甲基-1,2,3,4,5-五苯基硅杂环戊二烯(MPS)这一化合物在溶液状态下发光很弱,但聚集后它的荧光量子产率急剧增大,与传统的聚集猝灭ACQ现象恰好相反,唐本忠将这种奇特的现象称为聚集诱导发光(AIE),AIE效应为解决传统ACQ类化合物固体在应用上的缺陷提供了一个很有前途的解决方案(图1)。在过去14年内,具有AIE特性的有机发光材料,通过改变分子结构单元、扭曲构象、分子内旋转受限、形成J-聚集体以及形成特殊激基缔合物等堆积形态调控荧光发射强度和波长,在热致变色和压致变色、化学/生物传感器、生物标记、和光电器件等领域应用取得了一系列进展,已逐渐成为有机功能材料研究热点方向20。唐本忠在“Aggregation-Induced Emission: Together We Shine, United We Soar!”(Chem. Rev. 2015, 115, 11718minus;11940.)中就AIE研究进展和应用领域进行了全面总结评述(图2)。

图1. ACQ和AIE现象对比

图2. AIE活性基团结构母体及其应用领域(摘自Mei, J., Leung, N. L. C., Kwok, R. T. K., Lam, J. W. Y., Tang, B. Z. Chem. Rev. 2015, 115, 11718minus;11940.)

近年来,郑炎松课题组将手性化合物与具有AIE效应的荧光基团结合到一起,报道了一系列具有AIE效应的手性识别探针。

1基于四苯乙烯(TPE)的AIE手性荧光探针

图3. 基于TPE的AIE手性荧光探针

2基于alpha;-芳香肉桂腈AIE手性荧光探针

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