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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:hbz:467-1038
URL: http://dokumentix.ub.uni-siegen.de/opus/volltexte/2005/103/


Amidopyrylium-Fluoreszenz-Farbstoffe

Kemnitzer, Norbert Uwe

Originalveröffentlichung: (2001) Osnabrück : Der Andere Verl., 2001
pdf-Format:
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Freie Schlagwörter (Deutsch): Fluoreszenzfarbstoffe , Fluoreszenzsonden , Roter Spektralbereich
Institut: (Ohne Institutsbezeichnung)
Fakultät: Fachbereich 8, Chemie - Biologie
DDC-Sachgruppe: Chemie
GHBS-Notation: UZS = Hochschulschriften zur Chemie (hier nur Univ. Siegen)
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 13.07.2001
Erstellungsjahr: 2001
Publikationsdatum: 06.10.2005
Kurzfassung auf Deutsch: Fluoreszenzbasierte Untersuchungsmethoden gewinnen aufgrund ihrer hohen
Nachweisempfindlichkeit speziell in der biochemischen Analytik und medizinischen
Diagnostik zunehmend an Bedeutung. Häufig werden dabei fluoreszierende Farbstoffe als so
genannte Fluoreszenzsonden zur Markierung von Biomolekülen eingesetzt. Vor allem der rote
Spektralbereich bietet eine Reihe von Vorteilen, so dass es sinnvoll ist, Farbstoffe zu
verwenden, die oberhalb von 600 nm absorbieren und fluoreszieren.
Bisher gibt es nur wenige Klassen intensiv rot fluoreszierender Farbstoffe, wie z. B. Cyanine,
Oxazine, Carbopyronine und einige Xanthenderivate. 1971 wurde die erste Synthese einer
neuen Klasse langwellig absorbierender Farbstoffe beschrieben. Diese amidüberbrückten
Benzopyryliumfarbstoffe sind Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Es wurde eine große
Anzahl neuer Vertreter dieser Farbstoffklasse dargestellt und ihre spektralen Eigenschaften
untersucht. Neben der Strukturabhängigkeit der Absorptionswellenlänge wird die
Beeinflussung des Absorptions- und Fluoreszenzverhaltens durch Lösungsmittelumgebung,
pH-Wert und Temperatur vorgestellt.
Die Amidopyryliumfarbstoffe absorbieren zwischen 590 und 680 nm und zeigen eine
besonders große Stokes-Verschiebung von zirka 50 nm. Aus experimentellen Daten kann die
natürliche Lebensdauer der Amidopyryliumfarbstoffe zu 8 ns abgeschätzt werden. Bei
Raumtemperatur variiert die Fluoreszenzquantenausbeute der Farbstoffe in Abhängigkeit von
der Molekülstruktur zwischen 10 und 50 %. Auch die Lösungsmittelumgebung sowie
Viskosität und Temperatur haben einen starken Einfluss auf die Quantenausbeute.
Eine Verbesserung der Stabilität der Farbstoffe in basischem Medium konnte durch die
Einführung eines Carboxyphenylsubstituenten erreicht werden, da die Entstehung einer
farblosen Pseudobase verhindert wird. Es wurden außerdem Amidopyryliumfarbstoffe mit
koppelbaren Carboxylgruppen dargestellt, die als Fluoreszenzsonde eingesetzt werden
können.
Kurzfassung auf Englisch: The measurement of fluorescence has become a very useful tool in medical and biological
diagnostics as well as in environmental analysis and material sciences due to the high
sensitivity of fluorescence spectroscopy. Many techniques and analytical concepts use
fluorescent dyes for labelling of biological compounds. It is possible to enhance the
sensitivity of detection by using marker dyes that absorb and fluoresce in the red or near
infrared spectral region.
Only few dyes exhibiting intense red fluorescence have been known until recently, e. g.
cyanines, oxazines, carbopyronins and some xanthene derivatives. A new class of fluorescent
dyes for the red region of the visible spectrum is the topic of this thesis. The first synthesis of
the amide-bridged benzopyrylium dyes was published in 1971. A great variety of new dyes
belonging to this class of fluorescent dyes has been prepared. Their spectral properties, i. e.
absorption and fluorescence, have been studied with emphasis on temperature and
environmental (solvent, pH) influences.
The absorption maximum of the amidopyrylium dyes occurs, depending on the molecular
structure, in the region between 590 and 680 nm. A special feature of these dyes is the large
Stokes shift of about 50 nm. From experimental data a natural fluorescence lifetime of about
8 ns can be expected. The quantum yield of fluorescence of the dyes varies, depending on the
molecular structure, between 10 and 50 % at room temperature. The solvent, viscosity and
temperature have a strong influence on the quantum yield.
Amidopyrylium dyes can form a colourless pseudobase in alkaline media. It is possible to
protect the reactive centre by a spacious carboxyphenyl substituent. Such dyes are stable
towards base. Further it was possible to introduce coupling groups, e. g. COOH, without
affecting the optical properties of the dyes. Via an active ester such dyes can be coupled easily
to amino groups of proteins, nucleotides and other analyte molecules and thus can be used as
long-wavelength fluorescent labels.
Lizenz: Veröffentlichtungsvertrag