摘 要

作为一种具有特殊性质的荧光染料，萘酰亚胺类衍生物是一种具备优良光学性能的化合物，它的激发波长均稳定存在于可见光区，且具备相对较大的Stokes位移，除此之外，它的可修饰性、化学稳定性以及氧化、还原性能在荧光染料中较为出众，萘酰亚胺类衍生物被常被用于工业生产中的荧光染色，激光材料、光电材料的研发也与其有密切的联系，或者用于荧光探针的制备等若干高科技领域。近几年来，萘酰亚胺荧光染料相关领域的应用研究也逐渐活跃起来，人们越来越重视具有一定功能的有机荧光材料，因此，如何研发出功能新颖、能高效应用于工业生产中并且具有特定功能的有机荧光类材料成为当前我国科研者们所面临的一项重大问题。
本文的合成原料为4-溴-1,8-萘二甲酸酐，它先与正丁胺发生反应生成N-丁基-4-溴-1,8-萘二甲酰亚胺，再与己二胺和丁二胺分别发生萘酰亚胺的4位进行亲核取代，最终合成4位被长链取代的1,8-萘酰亚胺染料客体3a、3b，并利用¹HNMR确认了其结构。

关键词：荧光染料；萘酰亚胺；合成

The synthesis of naphthalimide fluorescent dyes

Abstract

As a special fluorescent dye,naphthalimide derivatives have well optical and chemical stability, excitation wavelength in the visible region, a large Stokes shift, strong chemically modifiability, optical and redox properties, etc.. It also have been widely used in industrial staining, laser materials,photoelectric conversion materials, fluorescent labels and fluorescent probes.In recent years, application of organic fluorescent dyes also tends to be more active, more and more attention has been paid on organic fluorescent material which has specific purpose .So it’s an urgent task for chemists to develop an efficient and innovative organic fluorescent dye .

In this paper, we use 4-bromo-1,8-naphthalic anhydride as raw material and reacting with butylamine gave N-butyl-4-bromo-1,8-naphthalimide. Then reacting with hexamethylenediamine and tetramethylenediamine respectively through nucleophilic substitution produced amino-terminated naphthalimide dyes with long carbon chain. Their structures were confirmed by ¹HMNR.

Keywords: 1,8-Naphthalimide; Fluorescent dyes ; Synthesis

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

1.1 前言 1

1.2 有机荧光染料 1

1.2.1 荧光的产生 1

1.2.2 荧光化合物的特点 2

1.2.3 有机荧光染料的分类 2

1.3 萘酰亚胺的合成工艺 6

1.3.1 以4-溴-1,8-萘二甲酸酐为原料制得 6

1.3.2 基于萘酰亚胺Cu² 荧光探针的合成 6

1.3.3 以苊为原料的硝化一氧化法 7

1.4 1,8-萘酰亚胺的用途 7

1.5 课题的研究内容与意义 14

2.1 实验材料与仪器 17

2.1.1 材料 17

2.1.2 仪器与设备 17

2.2 实验内容 18

2.2.1 化合物II的合成 18

2.2.2 化合物3a的合成 18

2.2.3 化合物3b的合成 19

3.1产物的理化性质 20

第四章 结论与展望 22

4．1结论 22

4．2 展望 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 综 述

1.1 前言

萘酰亚胺功能材料的研究时期较为久远，其可应用领域逐年拓展。作为荧光染料，它在纺织印染业中发挥着重要的作用，它主要具备如下特性：（1）良好的耐光性和色牢度；（2）能够产生强烈的荧光；（3）染料色泽鲜艳饱满；（4）化学稳定性良好；（5）量子效率高^[1]。上述优点使得该化合物在光电敏感材料及液晶材料的制备、抗肿瘤DNA嵌入剂、太阳能聚焦器的生产应用、金属荧光探针的开发以及有机光导材料的生产等领域也得到较为广泛的应用。目前国内外对该类染料的研究处于逐步升温的阶段，比较直观的结果表现在其较大增长幅度的年工业生产量，这就要求我们加大对萘酰亚胺类荧光染料的研究力度和深度，目前国内对其的研究主要集中在增白剂、染料、荧光探针和DNA嵌入剂四个方面^[2]。

本文合成原料为4-溴-1,8-萘二甲酸酐，它与正丁胺反应生成化合物（II），然再令己二胺和丁二胺分别对萘酰亚胺4位进行亲核取代，设计并合成长链取代4位的1,8-萘酰亚胺染料客体3a以及3b。

1.2 有机荧光染料

1.2.1 荧光的产生

荧光，也称为“萤光”，它是自然界中一种极为常见的发光现象，有时候也指光致发光的冷发光现象。当一定波长的紫外线（或X射线）照射在物质上时，该物质分子会因吸收光能而迅速发生跃迁，由基态跃至激发态后发生退激发，发出波长更长的出射光；当入射光停止照射后，发光现象消失，这些出射光即为荧光^[3]。在受到紫外光照射后，物质会在极短时间内发射出可见光，这些可见光拥有不同的颜色和强度。由于其激发能的不同，我们可将荧光进行分类，比如，高速电子束可以发射产生电子荧光，X射线则能够产生X荧光，同理，化学荧光、电化学荧光也是由相关反应激发引起的。当物质分子吸收了紫外光或较短的可见光后，会发射出多种不同强度和颜色的可见光，这种现象即为荧光现象^[4]。

在电能、化学能以及紫外线均能够激发荧光化合物，使其电子态,跃迁至激发态，经过辐射和衰变两个过程后部分光子释出，物质回到基态，因而能够产生荧光。由于物质的分结构存在差异，常温下，物质分子一般处于基态的振动能级，该物质分子在受到光线照射时会吸收电磁辐射，这些电磁波的特征频率和分子大致相同，经该过程后，物质分子发生能级跃迁，升至第一激发态或第二激发态，并落在其中不同的,转动能级和振动能级^[5]。一般情况下，它们会落在第一激发态的振动能级上，降落过程中，它们会和自身或其他分子发生撞击，撞击过程消耗掉部分能量，致使其不会发光。当物质再次回复,到基态时，会释放出光和能量，该过程所发出的光即是荧光^[6]。

1.2.2 荧光化合物的特点

化合物产生荧光时，会发生一些多重性的不变跃迁，跃迁过程中吸收一定能,量，只有这些能量小于断裂最弱化学键的能量才能产生荧光^[7]，其次，荧光化合物的结构中必然有这些荧光基团的存在。荧光染料分子结构不同导致荧光发射强度的不同，除此之外，分子中的荧光基团会影响其荧光强度的大小，一些助色团，如-NHR、-OR、-NH、-NHCOR，它们不仅能够改变吸收波长，还能够产生荧光增强效，这些都会影响物质的荧光强度^[8]。

1.2.3 有机荧光染料的分类

我们根据分子结构存在差异，可将有机荧光染料分为以下几类：（1）萘二甲酸衍生物；（2）1，8—萘酰亚胺类；（3）香豆素类；（4）荧烷衍生物类；（5）二苯乙烯类；（6）偶氮类；（7）三芳甲烷类 ；（8）苯并蒽酮衍生物等，我们主要研究了如下几种物质。

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