新型Aza-BODIPY类近红外荧光分子的合成、性质及构效关系研究

Aza-BODIPY是一类新型的近红外荧光分子，因其合成方法和结构修饰的限制，使结构/性质关系的研究相当不足且荧光量子产率与BODIPY相比较低。本项目采用格氏试剂和邻苯二腈及其衍生物反应，通过3,5-取代基刚性化和苯并冠醚修饰到Aza-BODIPY母核，尝试设计合成具有高摩尔吸光度、良好的光稳定性和高荧光量子产率以及具有离子识别性质的Aza-BODIPY类近红外荧光分子，以实验和量子化学理论计算相结合的方式，考察骨架特定位置上取代基的电子效应、离子配位作用和溶剂效应对Aza-BODIPY类近红外荧光分子的吸收和发射波长、Stocks位移、荧光量子产率和荧光寿命等光物理性质的影响及规律，为该类荧光分子的设计和应用提供实验和理论依据。

本研究在BODIPY和aza-BODIPY的分子合成，光谱调制，固体发光等方面取得了一系列研究进展和成果：1）在BODIPY母核引入三苯基硅基以及相应的二聚体，首次系统研究了BODIPY的外围结构修饰对固体发光的影响；2）报道了一种基于Heck反应的同分异构体，研究了它们的光谱性质与结构的关系。结合理论计算，解释了不同位置的修饰对光谱性质的影响机理；3）首次报道了一系列刚性结构的aza-BODIPY衍生物及其有效合成方法，研究了外围共轭和核修饰对光谱性质的影响机理；4）报道了一种基于BODIPY的反应型ClO‒荧光探针，通过理论计算研究了荧光淬灭的机理，并成功应用于细胞成像；5）报道了一种基于aza-BODIPY和有机硅的反应型近红外氟离子荧光探针，通过理论计算研究了荧光淬灭的机理，并成功应用于细胞成像；6）撰写的关于近红外BODIPY和aza-BODIPY设计合成的策略发表在Chem. Soc. Rev上。系统总结了近红外BODIPY的构建方法，能级调控，结构与性质的关系。提出了结构修饰独特的见解和近红外BODIPY未来发展的方向。