淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


系統識別號 U0002-3007201414083200
中文論文名稱 合成高螢光效率的1, 8-萘醯亞胺衍生物
英文論文名稱 Synthesis of Highly Efficiency Fluorescent 1,8-Naphthalimide Derivatives
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 化學學系碩士班
系所名稱(英) Department of Chemistry
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生中文姓名 劉任偉
研究生英文姓名 Jen-Wei Liu
學號 601160335
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 英文
口試日期 2014-06-12
論文頁數 163頁
口試委員 指導教授-施增廉
委員-廖庠睿
委員-謝仁傑
委員-施增廉
中文關鍵字 1,8-萘醯亞胺  螢光探針  抗腫瘤藥物  螢光分子顯影劑  螢光染料 
英文關鍵字 1,8-Naphthalimide Fluorescent probes  Anticancer agents  Fluorescent cellular imaging agents  Fluorescent dyes 
學科別分類 學科別自然科學化學
中文摘要 1, 8-萘醯亞胺類衍生物的合成被廣泛的應用及探討,因為此類化合物都具有強烈螢光的特點。研究發現,該類化合物結構上萘環的平面性及穩定共軛系統產生良好的光化學穩定性、較大的斯托克斯位移及多重螢光的性質,因此該類化合物可作為螢光偵測器、抗腫瘤藥物、螢光分子顯影劑和螢光染料,近年來,許多科學家致力研究新穎的合成方式來合成1, 8-萘醯亞胺類衍生物,因此我們也設計了兩系列的衍生物,期望未來能近一步研究其應用。
第一類萘醯亞胺含氮衍生物:利用含氮化合物直接芳基化合成出所需化合物,其可作為金屬離子探針,利用金屬離子與孤對電子共價鍵產生螯合結構,改變螢光性質,或者進行構型-活性關係測試,作為抗腫瘤藥物。
第二類萘醯亞胺延伸平面性衍生物:利用鈀-銅金屬共同催化下與雜環直接進行碳-氫芳基化,從原本共振性較弱的藍紫色螢光改變為具有強共軛系統性質的黃綠色螢光,相信其未來能做為新穎的螢光標示劑或螢光染料。
這些經過不同官能基修飾的萘醯亞胺類衍生物只需要極低濃度即可產生強烈螢光性質,相信將來在各方面都會更被廣泛的使用。
英文摘要 1, 8 - Naphthalimides derivatives have strong fluorescence characters and their synthesis have been widely studied. They have been commonly used as fluorescent probes, anticancer agents, fluorescent cellular imaging agents and fluorescent dyes. They possess planar scaffold and stable conjugated system to lead to more photochemical stability, large Stokes shift and multiple fluorescence properties.
Because 1, 8 - Naphthalimides derivatives have various application, therefore we want to explane a facile synthesis of derivatives to expect higher fluorescence efficiency.
The first part is synthesis of nitrogen 1, 8 - Naphthalimides derivatives. These compounds can be complex with metal ion through lone pairs to lead to chelating structure. The fluorescence properties would be changed that can be used the metal ion probe in the future. Furthermore we can test its structure – activity relationship (SAR) studies as anticancer agents.
The second part is synthesis of extended 1, 8 - Naphthalimides planarity derivatives. Arylation of azoles is mediated by Pd – Cu system. We can change the resulting adducts from weaker blue - violet fluorescence to stronger conjugated system with yellow-green fluorescence. It can be novel fluorescent labeling agents or fluorescent dyes.
Low concentrations, these different functional 1, 8 - Naphthalimides derivative to produce intense fluorescence properties. They can be more widely used in various aspects.
論文目次 目錄
中文摘要……………………………………………………Ⅰ
英文摘要……………………………………………………Ⅱ
謝誌………………………………………………………………Ⅲ
目錄………………………………………………………………IV
圖目錄……………………………………………………ⅤI
附圖目錄……………………………………………………ⅤII
縮寫名詞……………………………………………………XV


第一章 緒論
1-1.前言……………………………………………………1
1-1-1.簡介 1,8-Naphthalimides……………………………………………………1
1-1-2.1,8-Naphthalimides的應用……………………………………………………3
1-1-2-1. 離子偵測器……………………………………………………3
1-1-2-2. 抗腫瘤藥物……………………………………………………5
1-1-2-3. 螢光染料……………………………………………………7
1-2. 研究動機……………………………………………………8
第二章 結果與討論
2-1. 合成討論……………………………………………………11
2-2. 結論……………………………………………………20
第三章 實驗儀器與藥品
3-1. 實驗基本條件……………………………………………………21
3-2. 溶劑乾燥法……………………………………………………21
3-3. TLC顯色劑之配置方法……………………………………………………22
3-4. 實驗儀器與測試方法……………………………………………………22
3-5. 實驗藥品……………………………………………………25
第四章 實驗步驟
4-1萘醯亞胺含氮衍生物……………………………………………………27
4-2萘醯亞胺延伸平面性衍生物……………………………………………………28
參考資料……………………………………………………46
附圖……………………………………………………50

圖目錄
圖 1. 1,8-Naphthalimides基本結構……………………………………………………1
圖 2. Acenaphthene 結構……………………………………………………2
圖 3. 以1,8-Naphthalimides 為主體的螢光化合物……………………………………2
圖 4. 發光系統能量示意圖 (a)自由分子(b) 陽離子螯合時…………………………………3
圖 5. N-3,4-HPO與鐵離子螯合反應……………………………………………………4
圖 6. NPQ與銀離子螯合反應……………………………………………………4
圖 7. 1,8-Naphthalimides 所合成的抗腫瘤藥物…………………………………………5
圖 8. 螢光增白劑……………………………………………………7
圖 9. 預測化合物4與金屬離子螯合情形……………………………………………………8
圖 10. 化合物4與K2PtCl4形成錯合物……………………………………………………9
圖 11. 預測直接C-H芳基化之反應機構……………………………………………………10
圖 12. 欲合成的6個萘醯亞胺化合物……………………………………………………11
圖 13. 化合物2的製備……………………………………………………11
圖 14. 化合物3的製備……………………………………………………12
圖 15. 化合物7的製備……………………………………………………12
圖 16. 使用SOCl2催化製備化合物4……………………………………………………12
圖 17. TBTU之活化反應與HOBt耦合反應……………………………………………………13
圖 18. 利用胺基酸縮合試劑製備化合物4……………………………………………………14
圖 19. 利用胺基酸縮合試劑製備化合物8……………………………………………………14
圖 20. 化合物5和6合成方式……………………………………………………15
圖 21. 化合物9和10合成方式……………………………………………………15
圖 22. 鉑-萘醯亞胺化合物……………………………………………………16
圖 23. 1,8-Naphthalic anhydride 基本結構…………………………………………………16
圖 24. 預測直接C-H arylation之反應機構……………………………………………………17
圖 25. 合成化合物2、15和18之方法……………………………………………………18
圖 26. 合成化合物13、14、16、17、19和20之方法…………………………………………18
圖 27. 預測直接C-H 鍵arylation之反應機構……………………………………………………19
附圖目錄
附圖 1. 化合物2之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CDCl3)……………...50
附圖 2. 化合物2之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CDCl3) ……………51
附圖 3. 化合物2之 COSY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………….52
附圖 4. 化合物2之 NOESY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………..53
附圖 5. 化合物2之 HMBC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………54
附圖 6. 化合物2之 HMQC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………55
附圖 7. 化合物3之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………56
附圖 8. 化合物3之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CDCl3) ……………57
附圖 9. 化合物3之 COSY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………58
附圖10. 化合物3之 NOESY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………59
附圖11. 化合物3之 HMBC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………60
附圖12. 化合物3之 HMQC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………61
附圖13. 化合物4之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………62
附圖14. 化合物4之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CDCl3) ……………63
附圖15. 化合物4之 COSY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………64
附圖16. 化合物4之 NOESY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………65
附圖17. 化合物4之 HMBC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………66
附圖18. 化合物4之 HMQC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………67
附圖19. 化合物5之 1H NMR圖譜 (600 MHz, DMSO – d6) ……………68
附圖20. 化合物5之 13C NMR圖譜 (150 MHz, DMSO – d6) ……………69
附圖21. 化合物5之 COSY圖譜 (600 MHz, DMSO – d6) ……………70
附圖22. 化合物5之 NOESY圖譜 (600 MHz, DMSO – d6) ……………71
附圖23. 化合物5之 HMBC圖譜 (600 MHz, DMSO – d6) ………………72
附圖24. 化合物5之 HMQC圖譜 (600 MHz, DMSO – d6) ……………73
附圖25. 化合物6之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………74
附圖26. 化合物6之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CDCl3) ……………75
附圖27. 化合物6之 COSY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………76
附圖28. 化合物6之 NOESY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………77
附圖29. 化合物6之 HMBC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………78
附圖30. 化合物6之 HMQC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………79
附圖31. 化合物7之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………80
附圖32. 化合物7之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CDCl3) ……………81
附圖33. 化合物7之 COSY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………82
附圖34. 化合物7之 NOESY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………83
附圖35. 化合物7之 HMBC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………84
附圖36. 化合物7之 HMQC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………85
附圖37. 化合物8之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………86
附圖38. 化合物8之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CDCl3) ……………87
附圖39. 化合物8之 COSY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………88
附圖40. 化合物8之 NOESY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………89
附圖41. 化合物8之 HMBC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………90
附圖42. 化合物8之 HMQC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………91
附圖43. 化合物9之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………92
附圖44. 化合物9之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CDCl3) ……………93
附圖45. 化合物9之 COSY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………94
附圖46. 化合物9之 NOESY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………95
附圖47. 化合物9之 HMBC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………96
附圖48. 化合物9之 HMQC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………………97
附圖49. 化合物10之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………98
附圖50. 化合物10之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CDCl3) …………99
附圖51. 化合物10之 COSY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………100
附圖52. 化合物10之 NOESY圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………101
附圖53. 化合物10之 HMBC圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………102
附圖54. 化合物10之 HMQC圖譜 (600 MHz, CDCl3)……………103
附圖55. 化合物11之 1H NMR圖譜 (600 MHz, DMSO – d6) ……104
附圖56. 化合物11之 13C NMR圖譜 (150 MHz, DMSO – d6) ……105
附圖57. 化合物11之 COSY圖譜 (600 MHz, DMSO – d6) ………106
附圖58. 化合物11之 NOESY圖譜 (600 MHz, DMSO – d6) ……107
附圖59. 化合物11之 HMBC圖譜 (600 MHz, DMSO – d6) ………108
附圖60. 化合物11之 HMQC圖譜 (600 MHz, DMSO – d6) ………109
附圖61. 化合物12之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………110
附圖62. 化合物12之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CDCl3) …………111
附圖63. 化合物12之 COSY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………112
附圖64. 化合物12之 NOESY圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………113
附圖65. 化合物12之 HMBC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………114
附圖66. 化合物12之 HMQC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………115
附圖67. 化合物13之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………116
附圖68. 化合物13之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CDCl3) …………117
附圖69. 化合物13之 COSY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………118
附圖70. 化合物13之 NOESY圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………119
附圖71. 化合物13之 HMBC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………120
附圖72. 化合物13之 HMQC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………121
附圖73. 化合物14之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………122
附圖74. 化合物14之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CDCl3) …………123
附圖75. 化合物14之 COSY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………124
附圖76. 化合物14之 NOESY圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………125
附圖77. 化合物14之 HMBC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………126
附圖78. 化合物14之 HMQC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………127
附圖79. 化合物15之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………128
附圖80. 化合物15之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CDCl3) …………129
附圖81. 化合物15之 COSY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………130
附圖82. 化合物15之 NOESY圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………131
附圖83. 化合物15之 HMBC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………132
附圖84. 化合物15之 HMQC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………133
附圖85. 化合物16之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………134
附圖86. 化合物16之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CDCl3) …………135
附圖87. 化合物16之 COSY圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………136
附圖88. 化合物16之 NOESY圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………137
附圖89. 化合物16之 HMBC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………138
附圖90. 化合物16之 HMQC圖譜 (600 MHz, CDCl3) ……………139
附圖91. 化合物17之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CD3OD) ………140
附圖92. 化合物17之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CD3OD) ………141
附圖93. 化合物17之 COSY圖譜 (600 MHz, CD3OD) …………142
附圖94. 化合物17之 NOESY圖譜 (600 MHz, CD3OD) …………143
附圖95. 化合物17之 HMBC圖譜 (600 MHz, CD3OD) …………144
附圖96. 化合物17之 HMQC圖譜 (600 MHz, CD3OD) …………145
附圖97. 化合物18之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CD3OD) ………146
附圖98. 化合物18之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CD3OD) ………147
附圖99. 化合物18之 COSY圖譜 (600 MHz, CD3OD) …………148
附圖100. 化合物18之 NOESY圖譜 (600 MHz, CD3OD) ………149
附圖101. 化合物18之 HMBC圖譜 (600 MHz, CD3OD) …………150
附圖102. 化合物18之 HMQC圖譜 (600 MHz, CD3OD) …………151
附圖103. 化合物19之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CDCl3) ………...152
附圖104. 化合物19之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CDCl3) ………..153
附圖105. 化合物19之 COSY圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………..154
附圖106. 化合物19之 NOESY圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………155
附圖107. 化合物19之 HMBC圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………..156
附圖108. 化合物19之 HMQC圖譜 (600 MHz, CDCl3) …………157
附圖109. 化合物20之 1H NMR圖譜 (600 MHz, CD3OD) ………158
附圖110. 化合物20之 13C NMR圖譜 (150 MHz, CD3OD) ………159
附圖111. 化合物20之 COSY圖譜 (600 MHz, CD3OD) …………160
附圖112. 化合物20之 NOESY圖譜 (600 MHz, CD3OD) ………161
附圖113. 化合物20之 HMBC圖譜 (600 MHz, CD3OD) …………162
附圖114. 化合物20之 HMQC圖譜 (600 MHz, CD3OD) …………163
參考文獻 參考資料
1. Wang, J.; Yang, L.; Hou, C.; Cao, H. Org. Biomol. Chem. 2012, 10, 6271–6274.
2. Yin, H.; Zhu, W.; Xu, Y.; Dai, M.; Qian, X.; Li, Y.; Liu, J. Eur. J. Med. Chem. 2011, 46, 3030–3037.
3. Stewart, W. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 7615–7620.
4. Bojinov,V.; Konstantinova, T. Dyes and Pigments, 2002, 54,239–245.
5. Yin, H.; Xu, Y.; Qian, X.; Li, Y.; Liu, J. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2007, 17, 2166–2170.
6. Wanka, L.; Iqbal, K.; Schreiner, P. R. Chem. Rev. 2013, 113, 3516-3604.
7. Nagarajan, S.; Majumder, S.; Sharma, U.; Rajendran, S.; Kumar, N.;Chatterjee, S.; Singh, B. Bioorg. Med. Chem. 2013, 23, 287–290.
8. Khosravi, A.; Moradian, S.; Gharanjig, K.; Taromi, A. F.
J. Chin. Chem. Soc. 2005, 52, 495–502.
9. Bissell, R. A.; de Silva, A. P.; Gunaratne, H. Q.N.; Lynch, P. L. M.; Maguire, G. E. M.; Sandanayake, K. R. A. S. Chem. Soc. Rev. 1992, 21, 187–195.
10. Moniz, T.; Queiros, C.; Ferreiraa, R.; Leitea, A.; Gameiroa, P.; Silvaa, M.G.; Range, M. Dyes and Pigments. 2013, 98, 201–211.
11. Xu,L.; Xu, Y.; Zhu, W.; Yang, C.; Han, L.; Qian, X. Dalton Trans. 2012, 41, 7212–7217.
12. (a) Brana, M. F.; Ramos, A. Curr. Med. Chem.: Anti-Cancer Agents. 2001, 1, 237. (b) Brana, M. F.; Berlanga, J. M. C.; Roldan. C. M. DE patent 2, 1973, 318, 136 , C.A.86; 1977, 106, 236.
13. (a) Brana, M. F.; Castellano, J. M.; Roldan, C. M.; Santos, A. ; Vazquez D.; Jimenez, A. Cancer Chemother. Pharmacol. 1980, 4, 61–66.; (b) Brana,M. F.; Sanz, A. M.; Castellano, J. M.; Roldan, C. M.; Roldan, C. Eur. J. Med. Chem. 1981, 16, 197–207.
14. (a) Andersson, B. S.; Beran, M.; Bakic M.,; Silberman, L. E.; Newman, R. A.; Zwelling, L. A. Cancer Res., 1987,47, 1040–1044.; (b) Su,G. H.; Sohn,T. A.; Ryu, B.; Kern,S. E. Cancer Res. 2000, 60, 3137–3142. (c) Keen, J.; Yan, L.; Mack, K.; Pettit, C.; Smith, D.; Sharma, D.; Davidson, N. Breast Cancer Res. Treat., 2003, 81, 177–186.
15. Waring, M. J.; Gonzalez, A.; Jimenez, A.; Vazquez, D.
Nucleic Acids Res. 1979, 7, 217–230.
16. Hsiang,Y. H. ; Jiang, J. B.; Liu, L. F. Mol. Pharmacol. 1989, 36, 371–376.
17. (a) Grabchev, I.; Konstantinova, T. Dyes and Pigments 1997, 33, 197–203. (b) Vladimir, B.; Grabchev, I. Dyes and Pigments 2001, 51, 57–61.
18. Bojinova,V.B.; Simeonov, D. B., Polymer Degradation and Stability 2010, 95, 43–52.
19. Grabcheva, I.; Betcheva, R. J. Photochem. Photobiol. A-Chem. 2001, 142, 73–78.
20. Grabchev, I.; Petkov, C.; Bojinov, V. Macromol. Mater. Eng., 2002, 287, 904–908.
21. (a) Reedijk, J., Eur. J. Inorg. Chem. 2009, 10, 1303–1312. (b) Cohen, S. M.; Lippard, S. J., Prog. Nucleic Acid Res. Mol. Biol. 2001, 67, 93–130. (c) Farrer, N. J.; Salassa, L.; Sadler, P. J.; Dalton Trans. 2009, 48, 10690–10701. (d) Perez J. M.; Lopez, S. I.; Montero, E. I.; Brana, M. F.; Alonso, C.; Robinson, S. P.; Navarro, R.C., J. Med. Chem. 1999, 42, 5482–5486.
22. Verrier, C.; Lassalas, P.; Theveau, L.; Queguiner, G.; Trecourt, F.; Marsais, F.; Hoarau, C. Beil. J. Org. Chem., 2011, 7, 1584–1601.
23. Liu, T.; Zhang, X.; Qiaoa, Q.; Zoua, C. Fenga, L.; Cui, J.; Xu, Z. Dyes and Pigments 2013, 99, 537–542.
24. Xu, L.; Xu, Y.; Zhu, W.; Yang, C.; Han, L.; Qian, Xu.
Dalton Trans., 2012, 41, 7212–7217.
25. Nattinen, K. I.; Rissanen, K. Crystal Growth & Design 2003, 3, 339–353.
26. Liu, M. C.; Yang, S.J.; Jin, L. H.; Hu, D. Y.; Xue, W. Song, B. A.; Yang, S. Eur. J. of Med. Chem., 2012, 58, 128–135.
27. Bhatia, P. A.; Brooks, C. D. W.; Basha, A. Ratajczyk, J. D.; Gunn, B. P.; Bouska, J.; B. Lanni, C.; Young, P. R.; Bell, R. L.; Carte, G. W. J. Med. Chem. 1996, 39, 3938–3950.
28. Yan, X. M.; Mao, X. R.; Huang, Z. Z. Hetrocycles, 2011, 83, 1371–1376.
29. (a) Zhou, J.; Liu, H.; Jin, B.; Liu, X.; Fu, H.; Shangguan, D. J. Mater. Chem. C 2013, 1, 4427–4436. (b) Qian, J.; Qian, X.; Xu, Y.; Zhang, S. Chem. Comm. 2008, 35, 4141–4143. (c) Guo, P.; Chen, Q.; Liu, T.; Xu, L.; Yang, Q.; Qian, X. ACS Med. Chem. Lett. 2013 , 4, 527–531.
30.Huang, J.; Chan, J.; Chen, Y.; Borths, C. J.; Baucom, K. D.; Larsen, R. D.;Faul, M. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3674 – 3675.
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2019-09-01公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2019-09-01起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2281 或 來信