化學(xué)前沿講座作業(yè)

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1、有機熒光染料的發(fā)展及應(yīng)用摘要：熒光現(xiàn)象自被發(fā)現(xiàn)后就引起科研人員的深入研究，而隨著科研人員的研究，發(fā)現(xiàn)或合成了大量的功能性的熒光物質(zhì)，這些熒光物質(zhì)可改造為熒光染料。有機熒光染料，廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)、碳水化合物、毒素、激素和其它生物分子的熒光標(biāo)記，對于生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展具有重要的意義，并在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也十分活越。關(guān)鍵字：熒光，染料Abstract:Thefluorescencephenomenonwasdiscoveredandresultindepthstudy,researchersdiscoveredandsynt

2、hesizedalargenumberoffunctionalfluorescentsubstances,thesefluorescentsubstancescanbeusedasfluorescentdyes.Theorganicfluorescentdyesarewidelyusedasfluorescentmarkerinproteins,nucleicacids,lipids,carbohydrates,toxins,hormones,andotherbiologicalmoleculesresearch,It’sv

3、eryimportantforbiomedicaldevelopmentandapplicationsinotherfieldsarealsoveryactive.Keywords:fluorescence;dye1.前言近10幾年來,有機熒光染料在工業(yè)、民用的各個領(lǐng)域都得到應(yīng)用。在日常生產(chǎn)中，熒光染料作為增白劑添加到洗衣粉中，熒光路標(biāo)漆和熒光標(biāo)志服作為普遍的交通設(shè)備使用。由于其獨特的光學(xué)特性，熒光染料也被用于軍事追蹤和測繪勘探研究中。由于熒光染料具有高效、靈敏、使用便捷的優(yōu)點，在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域已經(jīng)被作為指示劑應(yīng)用于免疫分析各

4、種功能性抗原和腫瘤基因以及作為熒光探針識別生物相關(guān)物質(zhì)的生物學(xué)研究中。此外，熒光染料作為熒光技術(shù)的核心部分，對單分子熒光檢測技術(shù)的發(fā)展和逐步完善起到了關(guān)鍵性的作用。熒光染料在吸收可見光或紫外線后，可以發(fā)射出較長波長的可見光，科學(xué)家對熒光染料的研究產(chǎn)生了極大的興趣。2.熒光的基本概念熒光的產(chǎn)生熒光，又作“螢光”，是指一種光致發(fā)光的冷發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)某種常溫物質(zhì)經(jīng)某種波長的入射光（通常是紫外線或X射線）照射，吸收光能后進入激發(fā)態(tài)，并且立即退激發(fā)并發(fā)出比入射光的的波長長的出射光（通常波長在可見光波段）；而且一旦停止入射光，發(fā)光現(xiàn)象也隨

5、之立即消失。具有這種性質(zhì)的出射光就被稱之為熒光。熒光的發(fā)射與強度主要與染料的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。熒光物質(zhì)分子一般都含有發(fā)射熒光的基團(稱為熒光團),如C=O、-CH=CH-、-CH=N-等基團,以及能使吸收波長改變并伴隨熒光增強的助色團,如—NH2、—NHR、—OR、—NHCOR等基團。從染料結(jié)構(gòu)上分有熒烷衍生物類(包括羅丹明類)、1,8-萘酰亞胺類、香豆素類、三芳甲烷類、偶氮類、蒽醌類、二苯乙烯類、萘二甲酸衍生物、苯并蒽酮衍生物等。但從近幾年的研究看,有機熒光染料的合成與應(yīng)用主要是熒烷衍生物類、1,8-萘酰亞胺類和香豆素類3大結(jié)

6、構(gòu)。光照射到某些原子時，光的能量使原子核周圍的一些電子由原來的軌道躍遷到了能量更高的軌道，即從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)單線態(tài)或第二激發(fā)單線態(tài)等。第一激發(fā)單線態(tài)或第二激發(fā)單線態(tài)等是不穩(wěn)定的，所以會恢復(fù)基態(tài)，當(dāng)電子由第一激發(fā)單線態(tài)恢復(fù)到基態(tài)時，能量會以光的形式釋放，所以產(chǎn)生熒光。Jablonski圖表Stokes位移從上圖表可以看出，由于系間竄越、振動弛豫等內(nèi)轉(zhuǎn)化過程的存在，發(fā)射光子的能量通常小于被吸收光子的能量。所以熒光分子的最大吸收波長小于最大發(fā)射波長，這種波長的差異稱之為Stokes位移。正是由于Stokes位移的存在，熒光檢測

7、有效的避免了激發(fā)光對熒光測定的影響，這也正是熒光檢測具有高靈敏度的主要原因之一。熒光壽命和量子產(chǎn)率熒光壽命和量子產(chǎn)率是評估一個熒光化合物性能的重要參數(shù)。量子產(chǎn)率是發(fā)射光子數(shù)相對于所吸收的光子數(shù)的比值，熒光壽命是指處于單重激發(fā)態(tài)的分子回到基態(tài)的平均時間，也是熒光分子具備的重要特征。一般來說，有機化合物的熒光壽命都接近于10ns。對熒光量子產(chǎn)率和熒光壽命的定義可以由一個簡化的Jablonski圖表清晰的表示。處于單重激發(fā)態(tài)的分子除了發(fā)射熒光之外，還可以通過其它途徑回到基態(tài)，這一過程稱之為非輻射衰變。在分子由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)過程中，

8、分子產(chǎn)生熒光的簡化的Jablonski圖表速率常數(shù)用Γ表示，非輻射衰變速率用knr表示，因此給出了量子產(chǎn)率的公式為：Q?=?Γ/(Γ+?knr)；熒光壽命的公式為：τ=?1/(Γ+?knr)。對于同一類熒光染料，熒光量子效率越大，其熒光壽命越長。如果非輻射衰變率極小于輻射衰變率，即knr<