卟啉-罗丹明衍生物的制备及荧光性能研究开题报告

 2023-12-28 01:29:22

1. 研究目的与意义

卟啉是卟吩外环带有取代基的同系物和衍生物的总称。其具备有由4个吡咯环和4个次甲基桥联起来的大共轭体系,具有良好的生物相容性和高度的化学稳定性。卟啉化合物广泛存在于自然界的生命体中,如:血红素、叶绿素、维生素B12、细胞色素P-450等,在生命过程中起着十分重要的作用。卟啉类化合物常具有良好的吸光性能,是一种优良的光敏剂。罗丹明及其衍生物常用作制备荧光染料,具有荧光量子产率高、选择性好、灵敏度高等特点。如若能将罗丹明引入卟啉体系,有望得到具有独特荧光性能的新型生物传感器。

2. 课题关键问题和重难点

1.掌握一种卟啉-罗丹明衍生物的可行的合成路径,并能独立自主地进行相关实验操作;

2.掌握卟啉-罗丹明衍生物的反应条件和反应步骤,并能独立自主地进行相关实验操作;

3.熟练掌握在实验过程中的相关仪器设备的使用,对相关化学制剂的保存、使用等规范有充分认识并严格遵守;

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3. 国内外研究现状(文献综述)

除老师指定参考文献外,学生应查阅与课题相关的专业文献5篇以上,并在文献综述尾部按规范要求列出所阅读的参考文献。(填写时请删除以上提示信息!)

卟啉,指卟吩外环带有取代基的同系物及其衍生物。该类化合物具备有由4个吡咯环和4个次甲基桥联起来的大共轭体系,表现出良好的生物相容性和高度的化学稳定性。卟啉化合物广泛存在于自然界的生命体中,如:血红素、叶绿素、维生素B12、细胞色素P-450等,在氧的传递、呼吸作用、光合作用、能量传输和转移等生命体活动中发挥着十分重要的作用,被喻为“生命色素”。卟啉类化合物常具有良好的吸光性能,是一种优良的光敏剂。卟啉在光催化方面应用十分广泛,如光催化降解污染物,光催化制氢,光动力治疗等等,同时也被广泛应用于生物荧光成像、光动力治疗等众多前沿领域。然而由于卟啉类化合物同时也具有稳定性差、易聚集为二聚体、Q带吸收弱等问题,这些问题在相当程度上影响了卟啉作为光敏剂的应用范围与效果,亟待通过科学的方法予以解决。罗丹明及其衍生物常用作制备荧光染料,具有荧光量子产率高、选择性好、灵敏度高等特点。若将罗丹明引入卟啉体系,或将得到金属离子探针等生物传感器,具有相当的现实意义。

通过对与本次课题存在一定关联的文献的阅读与学习,不难发现,当下的对卟啉进行相关研究的研究者往往对卟啉类化合物的光敏性质抱有极大的兴趣,其中有相当一部分都针对卟啉作为光敏剂的局限性进行了研究与改良工作,这与今次课题的研究目标存在相当的共性。同时,亦有研究者致力于研究如何充分利用卟啉的荧光性质解决当下的实际问题,这也同本课题中所强调的将罗丹明引入卟啉体系以期获得新型生物传感器的目的不谋而合。

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4. 研究方案

兹经过对相关参考文献[1][2]的查阅与学习,初步设计了本课题所研究的对卟啉-罗丹明衍生物的制备及其荧光性能的研究的实验方案与流程。鉴于当前对于实际条件笔者所掌握的信息相对匮乏,故日后进行实际操作时应当根据现实状况进行合理调整。

1.实验试剂与仪器

实验过程中所有玻璃器皿使用前均用王水(Vm: 3:1)浸泡24h并用超纯水清洗。实验用水均为超纯水(18.25#58853;Milcm)。

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5. 工作计划

第1~2周:依照选题与任务书,确定研究目的与方向;开展文献调研工作,进行相关资料的查阅和学习,在此基础上,制定合理可行的合成与研究路线。分析比较国内外研究现状,了解此课题的背景与意义,确定课题研究方案,并完成开题报告及文献综述;

第3~6周:根据此前制定的实验方案,结合届时实际情况,进行卟啉-罗丹明衍生物的合成实验,完成结构表征;

第7~9周:根据此前制定的研究方案,结合届时实际情况,进行卟啉-罗丹明衍生物的荧光性能等相关性能研究,并进行初步的归纳总结;

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