一种阳离子型黄光铱配合物的合成及性质研究_于坤.pdf

第 卷第 期 年 月广 州 化 工 .一种阳离子型黄光铱配合物的合成及性质研究于 坤，沈舒婷，王亚轩，胡 磊，王 慧（皖南医学院药学院，安徽 芜湖）摘 要：以对苯二甲醛、，菲啰啉和（吡啶基）苯甲醛为原料，设计合成了一种阳离子型铱配合物，借助现代分析测试技术对其结构进行了系统表征。研究了配合物 的光物理性能及细胞成像情况，结果表明配合物 的最大发射波长位于黄光区域，是一种新型的黄光发射阳离子型铱配合物。由于配合物 具有较高的细胞存活率和较好的生物相容性，已被成功用于细胞成像研究。关键词：铱配合物；黄光发射；细胞成像中图分类号：.文献标志码：文章编号：（）基金项目：安徽省自然科学基金青年项目（.）；国家级大学创新创业训练计划项目（.）；皖南医学院大学生科研资助项目（.）。第一作者：于坤（），男，本科生，研究方向为荧光探针。通讯作者：王慧（），女，博士，副教授，研究方向为荧光探针及生物成像。（），（，）：，（），.，.：；作为材料领域的研究热点之一的光功能材料，已在信息技术产业、新能源、生物医药、航天技术等领域广泛应用。在诸多光功能材料中，无机 有机杂化光功能材料因兼具无机材料和有机材料的优点，受到越来越多科研工作者的青睐。配合物，作为重要的无机 有机杂化体系，特别是过渡金属配合物和稀土金属配合物，由于其独特的光学性质和多样的结构，已逐渐在生物成像、化学传感等方面展现出独特的优势。其中，铱配合物因其量子产率高、稳定性好、发光波段易受有机配体结构调节、寿命较长、斯托克斯位移较大等特点，已成为光功能材料领域的研究热点。根据配合物所带电荷的不同，铱配合物分为中性配合物和离子型配合物。与中性铱配合物相比，离子型铱配合物具有易提纯、合成路线简单、氧化还原可逆等优势，在光动力学治疗、发光材料、抗癌、生物传感、化学探针、催化等领域已被广泛应用。在离子型铱配合物中，阳离子型铱配合物最常见，其结构中含有 双齿配体，比如，菲啰啉和联吡啶。，菲啰啉因其刚性平面性好、与金属的配位能力强、结构容易修饰等特点，当其与金属铱配位后形成的阳离子型配合物，已被广泛用于生物成像、抗癌药物、抗菌、有机发光二极管等诸多领域。基于上述思想，本文以（吡啶基）苯甲醛衍生物为主配体，菲啰啉为辅助配体，设计合成了一种阳离子型铱配合物（图），在分子中引入醚氧链官能团，以提高分子的生物相容性，研究了配合物 的光物理性能及其在活的和固定的 细胞中的成像情况。图 配合物 的合成路线图.实 验.试剂与仪器仪器：型核磁共振仪（为内标），德国；基质辅助激光解析飞行时间质谱仪，公司；型傅里叶变换红外光谱 广 州 化 工 年 月仪（压片），美国赛默飞；型紫外可见分光光度计，上海元析；型荧光分光光度计（测试参数：激发波长 ，狭缝宽度均为 ，电压 ），日本日立；共聚焦显微镜，德国徕卡；试剂：三氯化铱水合物（），（吡啶基）苯甲醛（），四丁基溴化铵，三乙二醇单甲醚，对甲基苯磺酰氯，菲罗啉（），对苯二甲醛，其它试剂为分析纯，购自上海阿拉丁试剂有限公司；人肝癌细胞株（）来源于皖南医学院药学院中心实验室。.配合物 的合成中间体 的合成见参考文献。氩气保护，避光，依次在三口烧瓶中加入.中间体（.），.中间体（.），甲醇和 二氯甲烷，回流反应 后，向混合液中加入.六氟磷酸钾（.），继续反应 ，反应结束后，减压蒸除溶剂，加适量二氯甲烷溶解，减压抽滤除去不溶物，滤液经柱层析分离提纯（二氯甲烷甲醇）得橘红色固体.。（，）.（，），.（，），.（，），.（，.，），.（，），.（，），.（，），.（，），.（，），.（，），.（，.，），.（，），.（，），.（，）.（，）.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.，.（，）：，.：理 论 值.；实 验 值.。结果与分析.配合物的光物理性能首先测试了配合物 在不同溶剂中的紫外可见吸收光谱。测试波长范围为 ，配合物 的测试浓度为，溶剂分别为，二氧六环（）、乙酸乙酯（）、四氢呋喃（）、乙醇（）、乙腈（）、二甲基亚砜（）和 缓冲溶液（.）。图 是配合物 在不同溶剂中的紫外可见光吸收光谱，由图 可知，配合物 的紫外可见吸收峰的位置随着溶剂极性的增加没有发生明显的变化，说明在不同的溶液体系中，配合物 的基态偶极矩相近，溶剂极性没有明显引起能级差的变化。配合物 在小于 处表现出强的吸收峰，可归因于配体内自旋允许的 跃迁，在 范围内表现出中等强度的吸收峰，可归因于自旋轨道耦合产生的以配体为中心的跃迁并混合单线态和三线态的金属配体间的电荷转移（和）跃迁。图 是配合物 在不同溶剂中的荧光发射光谱，测试条件与紫外可见吸收光谱相同。以 为激发波长，配合物 在、和 中的发射波长分别为，和 ，属于黄光发射，而且随着溶剂极性的增加，配合物 的最大发射波长发生了轻微的红移。从图 中发现配合物 的发射光谱是一个宽的、没有精细结构的谱图，表明在此配合物中 或 跃迁在辐射跃迁过程中贡献最大，而 的贡献相对较少。图 配合物 在不同溶剂中的紫外可见吸收光谱（）和荧光发射光谱（）.（）（）.配合物的细胞成像研究由于生物体内的环境十分复杂，为了探究配合物 的稳定性，将配合物 与 倍当量各种分析物（包括，高半胱氨酸，组氨酸，半胱氨酸，苯丙氨酸，谷氨酰胺，赖氨酸，亮氨酸，脯氨酸，丝氨酸，苏氨酸，缬氨酸，异亮氨酸，丙氨酸，谷氨酸，精氨酸）在 缓冲溶液中混合，然后进行荧光光谱测试，其中配合物 的浓度为 。如图 所示，配合物 与各种不同的分析物相互作用后的荧光强度差别不大，说明配合物 能在复杂的生物环境中稳定存在，不受其它分析物的干扰。为了探究配合物 对细胞的毒性作用，采用 法进行研究。用不同浓度的配合物 作用于人肝癌细胞（），根据细胞存活率公式进行计算，实验结果如图 所示，可知，当配合物 的浓度为 时，细胞存活率仍在 左右，表明配合物 毒性较小，可用于活细胞成像研究。第 卷第 期于坤，等：一种阳离子型黄光铱配合物的合成及性质研究 图 配合物 与各种分析物相互作用后的荧光光谱（）和不同浓度的配合物 与 细胞共孵育 后的细胞存活率（）.（）；（）紧接着进一步研究了配合物 在细胞内的分布情况，如图 所示。将 的配合物 与活的 细胞共培养 后，用 洗涤三遍，利用共聚焦显微镜直接观察，发现配合物 能够穿过细胞膜着色细胞的细胞质区域。当用 的多聚甲醛先固定 细胞，然后再与配合物共培养，发现配合物 仍可着色于细胞的细胞质部位，并发出明亮的荧光信号，说明配合物 无论在活细胞还是固定细胞中，都能够进入细胞着色细胞质。图 配合物 与活的和固定的 细胞共培养 后的细胞成像图.，结 论以（吡啶基）苯甲醛衍生物为主配体，（咪唑，邻菲啰啉）苯甲醛为辅助配体，制备了一种阳离子型的铱配合物，通过、和 对配合物的结构进行了表征，系统研究了配合物 在不同溶剂中的光物理性质，结果表明配合物 的最大发射峰在 范围内，其发光波段处于黄光区域，属于黄光发射的阳离子型铱配合物。由于配合物 具有较低的细胞毒性和较好的生物相容性，其能够进入细胞着色活细胞和固定细胞的细胞质区域。本研究为后期阳离子型黄光铱配合物的制备提供了实验依据。参考文献，.，.，（）：.，.：，.，：.，.（）.，：.，.（）.，：.晏彩先，王姿奥，刘盛虎，等.一种新型阳离子铱配合物的合成、晶体结构及光物理性能测试.云南大学学报，（）：.，.（）.，：.许丙嵩，陈浩，胡磊，等.基于铱配合物的组氨酸荧光探针的设计合成.阜阳师范大学学报，（）：.，.（）.，：.，.（）.，：.赵强.光功能铱配合物的分子设计、合成及其光电性质研究.复旦大学先进材料实验室，.蔡丰泽，徐永玲，周乐，等.一种红光发射的粘度荧光探针.应用化学，（）：.