新型1,8-萘啶衍生物及Cu(I)配合物设计、合成及光谱的实验和理论

1,8-naphthyridine derivatives and their metal complexes are applied in many fields, such as biological probes, medicinal chemistry, chemical sensors and luminescent materials, owing to the variety of their photophysical properties and the distinctiveness of physiological activities. The project aims to design and synthesize novel 1,8-naphthyridine derivative ligands with linear chain, multi-chain and tripods derivatives, and to prepare polynuclear complexes of Cu(I) with obvious difference in metal-metal-distance between atoms. With their spectral data of ground states, excited states, time-resolved emission spectrum are obtained by spectrometers of UV-vis, fluorescence, nanosecond and picosecond laser, and their crystal structures determined by x-ray analysis, their photochemistry and optical physics properties will be investigated. With the DFT theoretical calculation, the relations between the structure and the properties, intermolecular multi-hydrogen bonds, the types of excited electronic transitions and luminescence mechanism will be explored. The spectrometers of UV-vis, NMR, IR and Raman will be theoretical calculated and predicted. Their spectral characteristics will be explained on molecular structures level, in order to support their application in luminescent materials, drugs, molecular probes from experiments and theory.

1,8-萘啶衍生物及其金属配合物以其光物理性质的多样性和生理活性的独特性，在生物探针、药物化学、化学敏感器及发光材料领域有着广泛的应用。本项目旨在设计和合成新型的直链、多链、三足1,8-萘啶衍生物配体及其分子内金属间距离有显著差异的多核Cu(I)的金属配合物，通过UV-vis、荧光光谱仪，纳秒、皮秒激光光谱仪测定基态吸收光谱、激发态的激发与发射光谱、时间分辨发射光谱、激发态吸收光谱等数据，X射线衍射分析确定晶体结构，系统研究它们的光化学、光物理性质。结合密度泛函理论计算，理论分析和探讨结构与性能的关系、分子间多氢键作用、激发态电子跃迁类型及发光机制，理论计算研究和预测它们的紫外可见光谱、核磁共振谱、红外光谱和拉曼光谱。从分子结构层面解释它们的光谱特征，为它们在发光材料、药物、分子探针等方面的应用提供实验和理论支撑。

1,8-萘啶衍生物由于萘啶中的两个氮原子及其它官能团的引入，具有良好的配位性能、优异的光学性能和生物活性, 被广泛应用于金属配合物的合成、生物小分子和金属阳离子的识别、发光材料和生物医学等领域。研究组以2,6-二氨基吡啶为原料，设计并合成一系列1,8-萘啶和吡啶衍生物，尤其是将氟硼和卤素引入到1,8-萘啶结构当中，研究其光谱性质变化。主要研究内容和结果如下：.1、合成一种新颖的同质异晶体，通过实验和理论计算研究其不同的晶体结构对其光学性质的影响。.2、合成了12个新型的1,8-萘啶化合物，对其在不同溶剂中的光化学性能及光照条件下的光谱响应行为进行研究。证明该类化合物是一类具有优良发光性能且对光响应灵敏的化合物。.3、合成了10个新型的N,O配位1,8-萘啶氟硼化合物，尤其是首次合成基于1,8-萘啶溴代的氟硼化合物，综合X-单晶衍射和核磁确定其结构，并且研究其与配体的光学性质。.4、采用密度泛函方法，对部分化合物的UV进行归属，通过理论计算揭示不同取代基对分子轨道能量的影响。.5、用2,4-二甲基-7-氨基-1,8-萘啶一锅法简便方法合成四个新型1,8-萘啶衍生物配体，并用理论计算方法研究其光谱性质与结构的关系。.6、目前与昆明医科大学合作，通过体外细胞标记、离体组织标记、在体组织标记等实验评估已合成的新型基于1,8萘啶氟硼类化合物荧光分子探针标记β淀粉样蛋白的生物学特性，筛选最佳荧光分子探针标记β淀粉样蛋白。目前这方面的工作正在进行，但尚无实质性的进展。.7、由于萘啶配体的溶解性问题，目前未能合成相应的萘啶类线性金属串配合物；另外，可能是三足配体的柔性较强，未能得到相应的三足金属配合物。