(TIỂU LUẬN) SEMINAR CHUYÊN NGÀNH TỔNG QUAN CHẤT HUỲNH QUANG RHODAMINE

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍNH MINH ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA HÓA HỌC – BỘ MƠN HĨA HỮU CƠ  SEMINAR CHUN NGÀNH TỔNG QUAN CHẤT HUỲNH QUANG RHODAMINE SVTH: TRẦN NHƯ LINH GVHD: TS TRẦN NGỌC MAI MSSV: 18140254 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 08/2021 Mục lục Danh mục hình ảnh Lời mở đầu Giới thiệu rhodamine 1.1 Cấu trúc hóa học 1.2 Tính chất quang học 1.2.1 Trạng thái rhodamine mang nhóm carboxylic acid .5 1.2.2 Phổ phát xạ, phổ hấp thu 1.2.3 Hiệu suất lượng tử ( ) tuổi thọ huỳnh quang (τF ) Tổng hợp rhodamine 2.1 Quy trình tổng hợp cổ điển Ceresole 2.2 Điều chế rhodamine từ aminophenol 3-iminoisoindolinone 10 2.3 Điều chế rhodamine từ phthalaldehydic acid 11 2.4 Điều chế rhodamine từ fluorescein có sử dụng xúc tác Pd .10 Các phương pháp điều chế dẫn xuất rhodamine 13 3.1 Biến đổi gốc xanthene 13 3.2 Biến đổi nhóm vịng carboxyphenyl (vị trí 4’ 5’) 14 3.3 Biến đổi nhóm carboxylic acid (vị trí 2’) 15 Ứng dụng rhodamine dẫn xuất rhodamine 17 Kết luận 21 Tài liệu tham khảo 22 Danh mục hình ảnh Hình 1-1: A.Cấu trúc hóa học xanthene fluorescein B.Cấu trúc tổng quát rhodamine C.Cấu trúc hóa học số rhodamine thơng dụng Hình 1-2: Dạng tồn rhodamine 101 trạng thái cân .6 Hình 1-3: Cấu trúc tổng quát rhodamine Hình 1-4: Cấu trúc rhodamine sử dụng để khảo sát tính chất quang học Hình 1-5: Phổ hấp thu (A) phát xạ (B) ethanol Hình 1-6: Sự ảnh hưởng n (số nhóm alkyl N) đến max hấp thu (abs max) phát xạ (em max) Hình 2-1: Quy trình tổng hợp cổ điển Ceresole 10 Hình 2-2: Quy trình tổng hợp rhodamine từ aminophenol 3-iminoisoindolinone 10 Hình 2-3: Điều chế phthalaldehydic acid 12 Hình 2-4: Quy trình tổng hợp tetramethylrhodamine (TMR) 12 Hình 2-5: Quy trình tổng hợp tổng quát Johnathane Luke .11 Hình 2-6: Quy trình tổng hợp rhodamine carbamate 12 Hình 3-1: Phương pháp biến đổi nhóm amino vịng xanthene Rho 110 14 Hình 3-2: Tổng hợp dẫn xuất ester succinimidyl 15 Hình 3-3: Quy trình tổng hợp Czarnik (1) Yang (2) 16 Hình 3-4: Quy trình tổng hợp dẫn xuất rhodamine Bossi 17 Hình 4-1: Sự oxi hóa đầu dò huỳnh quang HOCl 18 Hình 4-2: Hình ảnh tế bào A549 (ung thư phổi) cá ngựa vằn 19 Hình 4-3: Ứng dụng số dẫn xuất rhodamine khác 20 Lời mở đầu Ngày nói đến hợp chất huỳnh quang khơng cịn xa lạ có nhiều ứng dụng ý nghĩa đời sống Một chất huỳnh quang có khả phát quang xạ ánh sáng chất tác động tác nhân ánh sáng kích thích Lợi dụng đặc điểm mà sử dụng y học, sinh học hiệu Các chất huỳnh quang có khung xanthene, chủ yếu rhodamine fluorescein, mang tính chất quang lí tuyệt vời chẳng hạn hệ số hấp thụ cao, suất lượng tử huỳnh quang cao, khả quang ổn định cao bước sóng tương đối dài quang phổ phát xạ huỳnh quang Bài viết tổng quan tính chất, phương pháp điều chế tạo dẫn xuất rhodamine, nhóm chất huỳnh quang phổ biến Giới thiệu rhodamine 1.1 Cấu trúc hóa học [1,8] Rhodamine Maurice Ceresole tổng hợp lần vào năm 1887 [10] Nhóm rhodamine thuộc nhóm chất huỳnh quang mang gốc xanthene, giống fluorescein Cấu trúc tổng quát rhodamine gồm có vịng xanthene gắn với vịng phenyl mang nhóm carboxylic acid dẫn xuất carboxylic acid Vòng xanthene rhodamine mang hai nhóm amine, thay hai nhóm -OH fluorescein Một số rhodamine thông dụng rhodamine B, rhodamine 123 rhodamine 6G (hình 1-1) Hình 1-1:(A) Cấu trúc hóa học xanthene fluorescein (B) Cấu trúc khung rhodamine (C) Cấu trúc hóa học số rhodamine thơng dụng 1.2 Tính chất quang học [1] 1.2.1 Trạng thái rhodamine mang nhóm carboxylic acid Các rhodamine 123, rhodamine B, rhodamine 101 rhodamine mang nhóm carboxyl vịng phenyl Tùy thuộc vào pH mơi trường, nhiệt độ, tính chất acid-base độ phân cực dung môi mà rhodamine tồn dạng khác nhau, dạng cation, zwitterion, lactone Trong dung dịch có tính acid, nhóm carboxyl bị proton hóa nên rhodamine có dạng cation Trong dung mơi khơng phân cực benzene, hexane dạng tồn lactone Cịn dung mơi phân cực khơng proton acetonitrile dichloromethane rhodamine tồn hai dạng lactone zwitterion Trạng thái cân dạng rhodamine 101 trình bày hình 1-2 Hình 1-2: Dạng tồn rhodamine 101 trạng thái cân 1.2.2 Phổ phát xạ, phổ hấp thu [2,3] Hình 1-3: Cấu trúc tổng quát rhodamine Phụ thuộc chủ yếu vào nhóm R 1, R2 (hình 1-3) mà rhodamine thể tính chất quang học khác dung dịch: cực đại phát xạ hấp thu, suất lượng tử huỳnh quang, thời gian tồn huỳnh quang… Mối tương quan phổ hấp thu phổ phát xạ rhodamine thể hình 1-5 Cực đại hấp thu hay cực đại phát xạ ( max ) rhodamine khác ảnh hưởng cấu trúc chúng, cụ thể bị ảnh hưởng số lượng độ cứng nhóm alkyl nguyên tử N (hình 1-6) Nếu đo max rhodamine dung mơi khác giá trị đo có chênh lệch độ chênh lệch khơng nhiều, ví dụ rhodamine B có max hấp thu dung môi ethanol 539 nm, dung môi nước 554 nm dung môi DMF 560nm max (n=0) < max (n=1) < max (n=2) ; n số nhóm alkyl N max (R1, R2 linh hoạt N) < max (R1, R2 cố định N) Hình 1-4: Cấu trúc rhodamine sử dụng để khảo sát tính chất quang học Hình 1-5: Phổ hấp thu (A) phát xạ (B) rhodamine 110 (R110), rhodamine 123 (R123), rhodamine 6G (R6G), rhodamine B (RB), sulforhodamine B (sulfo-RB), rhodamine 101 (R101) ethanol Hình 1-6: Sự ảnh hưởng n (số nhóm alkyl N) đến max hấp thu (abs max) phát xạ (em max), với n=0 (R110, R123), n=1 (R6G), n=2 nhóm linh động (RB, Sulfo-RB), n=2 nhóm cố định (R110) 1.2.3 Hiệu suất lượng tử ( ) tuổi thọ huỳnh quang (τF )[1,3,4] Tuổi thọ hiệu suất lượng tử huỳnh quang có lẽ đặc điểm quan trọng chất huỳnh quang nói chung rhodamine nói riêng Hiệu suất lượng tử huỳnh quang [4] tỉ lệ phân tử bị kích thích trở trạng thái S0 với phát xạ photon huỳnh quang Nói cách khác, hiệu suất lượng tử huỳnh quang tỷ lệ photon huỳnh quang phát photon kích thích hấp thụ Hiệu suất lượng tử huỳnh quang thay đổi thay đổi yếu tố môi trường pH, nồng độ độ phân cực dung môi Tuổi thọ huỳnh quang [4] tính chất riêng chất huỳnh quang, xác định khoảng thời gian phân tử trạng thái kích thích trước lại trạng thái Tuổi thọ huỳnh quang không phụ thuộc vào nồng độ chất, hấp thụ mẫu, phương pháp đo, cường độ huỳnh quang, tẩy màu ánh sáng (photobleaching) Nó bị ảnh hưởng yếu tố bên ngồi nhiệt độ, có mặt chất tắt huỳnh quang (fluorescence quencher) Dữ liệu hiệu suất lượng tử tuổi thọ huỳnh quang rhodamine đo điều kiện dung môi khác thể bảng 1-1 [2] Bảng 1-1: Dữ liệu hiệu suất lượng tử ( ) tuổi thọ huỳnh quang ( ) rhodamine Dung môi Ethanol Nước DMF Cả hiệu suất lượng tử tuổi thọ huỳnh quang phụ thuộc vào dung môi cấu trúc rhodamine Điều đáng ý RB, butyl-RB, ethyl-RB cho giá trị gần thấp rõ so với thuốc nhuộm rhodamine khác Trên nguyên tử N rhodamine, R101 có carbon alkyl cố định vịng sáu có hiệu suất lượng tử lớn tuổi thọ huỳnh quang dài Ngồi R101, rhodamine cịn lại có nhóm alkyl RB lại có tuổi thọ huỳnh quang dài RB dẫn xuất RB có tuổi thọ huỳnh quang thấp RB Từ liệu thực nghiệm cho thấy, số nhóm alkyl độ cứng alkyl nguyên tử N yếu tố định tuổi thọ suất lượng tử huỳnh quang, thay phenyl có ảnh hưởng Rhodamine khơng mang nhóm N, có nhóm akyl N vị trí N alkyl bị cố định vịng hiệu suất lượng tử rhodamine cao không phụ thuộc vào nhiệt độ Ngược lại, rhodamine có hai nhóm alkyl N suất lượng tử tuổi thọ huỳnh quang thay đổi theo nhiệt độ Sự gia tăng độ phân cực dung môi giảm thời gian tồn huỳnh quang suất lượng tử huỳnh quang Tổng hợp rhodamine [5] 2.1 Quy trình tổng hợp cổ điển Ceresole Quy trình tổng hợp rhodamine Ceresole (nhà hóa học người Thụy Sĩ) năm 1887 có nhược điểm đáng kể, là: điều kiện phản ứng phức tạp, sản phẩm tạo thành hỗn hợp đồng phân khó phân tách thường cho hiệu suất thấp Quy trình thơng qua ngưng tụ có xúc tác acid aminophenol với phthalic anhydride Hỗn hợp đồng phân không làm phức tạp trình tổng hợp tinh chế, mà cịn đưa kết gây nhiễu số trường hợp khác biệt tính chất hóa học hoạt tính sinh học hai đồng phân thuốc thuộm Hình 2-1: Quy trình tổng hợp cổ điển Ceresole 2.2 Điều chế rhodamine từ aminophenol 3-iminoisoindolinone [5] Một phương pháp khác để điều chế rhodamine có khác biệt nhỏ so với phương pháp cổ điển, thay phthalic anhydride 3-iminoisoindolinone (hình 2-2) Ở phương pháp cổ điển, sản phẩm tạo hỗn hợp đồng phân với phương pháp sản phẩm đơn chất nên khơng cần có thêm quy trình phân tách để thu sản phẩm tinh khiết Hình 2-2: Quy trình tổng hợp rhodamine từ aminophenol 3iminoisoindolinone 2.3 Điều chế rhodamine từ phthalaldehydic acid [5,7] Các nhà nghiên cứu dự đoán phthalaldehydic acid 2-formylbenzoic acid chất thay tiềm cho anhydride trình tổng hợp rhodamine (hình 2-6) Việc sử dụng phthaladehydic acid đảm bảo tạo đồng phân Phthalide mang nhóm khác vị trí R R2 chuyển thành acid tương ứng (bảng 2-1) Các q trình phù hợp với tất nhóm thử nghiệm, với q trình brom hóa phthalide tiến hành đạt hiệu suất từ 61-97% Điều đạt cách nung nóng NBS 1,1’azobis(cyclohexanecarbonitrile) (ACHN) chiếu tia UV Mở vòng lactone o cách đun nóng 90 C H2O diễn tốt vài với hiệu suất 8598% cho tất phản ứng 10 Hình 2-3: Điều chế phthalaldehydic acid Bảng 2-1:Nhóm R1 R2 theo phản ứng hình 2-5 STT R1 Acid phthaladehydic điều chế từ quy trình tiếp tục phản ứng với đương lượng aminophenol để tạo rhodamine Dung mơi dùng để hịa tan chất thí nghiệm methanesulfonic acid, 60% hydrochloric acid, 60% sunlfuric acid propionic acid lựa chọn cho phản ứng (hình 2-6) Chất phản ứng đun nóng propionic acid với xúc tác p-toluenesulfonic acid để tạo thành chất trung gian diphenol Chất trung gian bị oxi hóa cách sử dụng chloranil để tạo rhodamine mong muốn dạng đồng phân đơn lẻ Hình 2-4: Quy trình tổng hợp tetramethylrhodamine (TMR) [6] 2.4 Điều chế rhodamine từ fluorescein có sử dụng xúc tác Pd Phản ứng thực Johnathan Luke công bố vào năm 2011 Quy trình tổng hợp có hai bước: điều chế fluorescein ditriflate từ fluorescein Tf 2O (trifluoromethanesulfonic anhydride) điều chế rhodamine từ fluorescein ditriflate với amine amide (hình 2-3) Rhodamine điều chế phản ứng ghép cặp C-N xúc tác paladium amine, amide, carbamate nitrogen thân hạch với 11 CN CO2 Br H fluorescein ditriflate Phương pháp phương pháp tạo sản phẩm đồng phân nên không cần thêm quy trình tách loại hỗn hợp đồng phân Hình 2-5: Quy trình tổng hợp tổng quát Johnathane Luke Phản ứng phụ cạnh tranh quy trình thủy phân triflate để tạo fluorescein rhodol Khi lượng xúc tác sử dụng nhiều khả phản ứng phụ xảy thấp điều thực nghiệm thành cơng Với R = H CO 2t-Bu, để phản ứng xảy tốt số điều kiện thay đổi: Pd(OAc) 2, phối tử o BINAP Cs2CO3 toluene 100 C có hiệu việc kết hợp R với amine mạch vòng aniline để tạo thành tetralkyl rhodamine aryl rhodamine với hiệu suất tốt Tuy nhiên, điều kiện lại dẫn đến hiệu suất độ chuyển hóa thấp số amine bậc (như benzylamine) amine mạch hở (như Et2NH) Các nhà hóa học thay đổi điều kiện phản ứng cách sử dụng Pd2(dba)3 với phối tử XPhos dung môi dioxane nên phạm vi phản ứng mở rộng bao gồm loại amine thuận lợi cho việc tạo thuốc nhuộm rhodamine B Đối với hợp chất dị vòng N, thay Xphos Xantphos, điều kiện khác khơng thay đổi phản ứng lại xảy tốt Điều kiện Pd 2(dba)3 với phối o tử Xantphos Cs2CO3 dung môi dioxane thực 100 C cho hiệu tốt hầu hết chất khảo sát Việc sử dụng NH để điều chế rhodamine khơng có nhóm alkyl vị trí amine (R123, R110) từ fluorescein dựa vào quy trình lại khơng thực ammonia dễ bay khơng thích hợp phản ứng Phản ứng xảy thay ammonia carbamate (ví dụ BocNH2) (hình 2-4) Hình 2-6: Quy trình tổng hợp rhodamine carbamate 12 [1] Các phương pháp điều chế dẫn xuất rhodamine Có ba loại dẫn xuất thường gặp rhodamine: thay đổi nhóm amino gốc xanthene (vị trí 6); thay đổi nhóm vịng carboxyphenyl (vị trí 4’ 5’); biến đổi nhóm carboxylic acid (vị trí 2’) (hình 1-3) Trong số trường hợp, dẫn xuất rhodamine điều chế trực tiếp thông qua phản ứng ngưng tụ cách sử dụng chất phản ứng thông dụng có mặt thị trường Cịn dẫn xuất rhodamine đặc biệt khơng có mặt thị trường cần phải tổng hợp có thị trường giá thành cao Rhodamine B hay rhodamine 6G có giá thành thấp nên thường chất ban đầu để tổng hợp nên dẫn xuất khác [1] 3.1 Biến đổi gốc xanthene Thay đổi cấu trúc nhóm amino gắn gốc xanthene rhodamine dẫn đến thay đổi nghiêm trọng đặc tính quang học, gây số hậu quả, chí tính chất huỳnh quang chúng Biến đổi có lợi việc tổng hợp flourophore tiềm ẩn (pro-fluorophore) với lợi chất phát quang “thông thường” chất phát quang “thơng thường” có lượng lớn huỳnh quang che lấp thơng tin có giá trị thí nghiệm sinh học Vì nhóm nghiên cứu ngày tạo nhiều dẫn xuất rhodamine để sử dụng pro-fluorophore nghiên cứu hoạt động enzyme, xúc tác kim loại tế bào sống, hình ảnh y sinh phát phân tử nhỏ in vivo (thiol) Trong tất loại rhodamine, rhodamine 110 (Rho 110) (hình 1-4) sử dụng nhiều cho mục đích vị trí amine khơng chứa nhóm alkyl nhóm amine hoạt dộng dễ Chúng biến đổi phản ứng với acyl chloride (hoặc chloroformate) carboxylic acid có carbodiimide tác nhân ghép cặp 13 Hình 3-1: Phương pháp biến đổi nhóm amino vòng xanthene Rho 110 Sản phẩm tồn dạng lactone, hệ thống liên hợp nhóm mang màu bị phá vỡ dẫn xuất rhodamine khơng phát huỳnh quang hấp thu dạng lactone vùng quang phổ UV cho suất lượng tử huỳnh quang tuổi thọ huỳnh quang thấp [1] 3.2 Biến đổi nhóm vịng carboxyphenyl (vị trí 4’ 5’) Tại vị trí 3’ 6’ vòng carboxyphenyl bị cản trở nghiêm trọng, kết có hai vị trí (ngồi nhóm carboxylic acid vị trí 2’) gắn nhóm thế: vị trí 4’ 5’ Nhóm vị trí 4’ 5’, thường nhóm carboxylic acid dẫn xuất, gắn vào từ trước tạo khung rhodamine Hầu hết dẫn xuất rhodamine bán sẵn thị trường thường bán dạng hỗn hợp đồng phân với giá thành cao Các dẫn xuất rhodamine sử dụng rộng rãi cho việc đánh dấu huỳnh quang phân tử sinh học hợp chất khác Vị trí 4’ 5’ thường dùng để gắn nhóm định hướng cho ứng dụng Dẫn xuất succinimidyl ester vị trí 4’ 5’ tổng hợp cách thực phản ứng ester hóa 4’(5’)-carboxyrhodamine với N-hydroxylsuccinimide Menchen Fung người báo cáo tổng hợp dẫn xuất succinimidyl tetramethylrhodamine (TMR) Rhodamine 101 phản ứng với di-N- succinimidylcarbonate (DSC) 4-dimethylaminopyridine (DMAP) dung môi (dimethylformamide) DMF thu hỗn hợp đồng phân 4’ 5’ Để điều chế 14 thuốc nhuộm tinh khiết, hỗn hợp đồng phân phải tách Tuy nhiên, giống cấu trúc thực tế thuốc nhuộm rhodamine có tính cation, việc tách hai đồng phân phức tạp, đòi hỏi nhiều thời gian quy trình nghiêm ngặt Hình 3-2: Tổng hợp dẫn xuất ester succinimidy; DIPC:N,N’diisopropylcarbodimide, NHS: N-hydroxysuccinimide [1] 3.3 Biến đổi nhóm carboxylic acid (vị trí 2’) Vị trí 2’ coi vị trí dễ thực phản ứng có sẵn nhóm chức dễ phản ứng (một carboxylic acid ester, phụ thuộc vào rhodamine) Czarnik cộng tổng hợp rhodamine B hydrazide theo quy trình gồm hai phản ứng (hình 3-4, (1)): rhodamine B phản ứng với phosphorus oxytrichloride o (POCl3) dichloroethane (80 C) tiếp tục phản ứng với hydrazine khan tạo sản phẩm cho hiệu suất phản ứng 80% Vài năm sau, rhodamine B hydrazide tổng hợp quy trình khác thực Yang (hình 3-4, (2)) Ưu điểm quy trình khác với quy trình Czarnik thực phản ứng cách cho rhodamine B phản ứng với hydrazine hydrate methanol sử dụng phương pháp đun hồi lưu cho ta hiệu suất 68% Rho B hydrazide sử dụng chất cảm biến hóa học Cu(II) cịn có ứng dụng tiềm việc làm đầu dị fluorogenic để xác định peroxynitrite 15 (1) (2) Hình 3-3: Quy trình tổng hợp Czarnik (1) Yang (2) Về sau, số lượng dẫn xuất liên quan đến vị trí 2’ ngày tổng hợp với số lượng lớn Chúng sử dụng chất cảm biến hóa học để nhận diện ion phân tử Từ dẫn xuất rhodamine hydrazide tổng quy trình trên, chúng tiếp tục biến đổi cách phản ứng với aldehyde, aldose, ketone, isothiocyanate, acyl chloride để tạo chất cảm biến khác Ngoài dẫn xuất nêu trên, dẫn xuất rhodamine với benzoic hydrazide, ethylpenicotate, hydroxylamine,… chất cảm biến hóa học để nhận diện Cu(II), Hg(II), Fe(III), Ag(I), anion hypochlorite hypochlorous acid đánh giá in vivo pH nội bào Bossi cộng điều chế dẫn xuất amide rhodamine 101 có hiệu suất cao (66% - 80%) cách kích hoạt nhóm carboxylic acid với HATU (Hình 3-8) HATU tác chất sử dụng tổng hợp peptide để tạo ester hoạt động từ carboxylic acid, có hiệu vị trí bị cản trở khó phản ứng HATU sử dụng với base N,N-diisopropylethylamine (DIPEA) trimethylamine để tạo thành liên kết amide 16 Hình 3-4: Quy trình tổng hợp dẫn xuất rhodamine Bossi [1,8] Ứng dụng rhodamine dẫn xuất rhodamine Ban đầu rhodamine ứng dụng để sản xuất màu dùng công nghiệp dệt nhuộm, công nghiệp giấy rhodamine B sử dụng chủ yếu ngành Rhodamine B tinh thể màu xanh cây, hòa tan nước hiển thị màu đỏ Các vật dụng bút quang, mực in, màu vẽ sơn dùng đến rhodamine Việc sử dụng chất huỳnh quang sinh học y học ứng dụng bật rhodamine, nhờ chúng mà hình dung vai trị, chuyển đổi phân tử sinh học thể sống Rhodamine có tính ưa nước vừa phải, hệ số hấp thu cao, suất lượng tử huỳnh quang cao, khả quang ổn định, phát xạ vùng ánh sáng khả kiến cho phép phát triển chất huỳnh quang từ thuốc thử huỳnh quang đơn giản đến đầu dò huỳnh quang phức tạp Rhodamine thuốc thử phổ biến ứng dụng vào công nghệ sinh học để đánh dấu huỳnh quang để theo dõi chuyển đổi phân tử Chúng sử dụng y học để tạo hình ảnh cho tế bào sống động vật nghiên cứu tiền lâm sàng Các dẫn xuất rhodamine có ứng dụng quan trọng như: chất cảm biến hóa học dùng để nhận biết 17 ion phân tử, ứng dụng khác sinh học y học Rhodamine mang gốc hydroxamic acid đầu dò huỳnh quang hypochlorous acid đầu dị phát HOCl nồng độ khoảng 25 nM mơi trường nước Nhóm hydroxamic acid đầu dị huỳnh quang bị oxi hóa HOCl để tạo hợp chất acyl nitroso có huỳnh quang cao thể hình 4-1 Hình 4-1: Sự oxi hóa đầu dị huỳnh quang HOCl Đầu dị ứng dụng vào hình ảnh sinh học tế bào sống sinh vật (tế bào A549 cá ngựa vằn, hình 4-2) để dị tìm HOCl chứng minh thành công [9] Tế bào A549 (ung thư phổi) ủ mơi trường có NaOCl mơi trường o khơng có NaOCl 20 phút 37 C rửa đệm PBS có pH= 7,4 sau tế bào tiếp tục ủ với 10 phút Sau xử lí tế bào điều kiện trên, chúng chụp kính hiển vi huỳnh quang Các tế bào không xử lí NaOCl cho thấy khơng có huỳnh quang (hình 4-2, (c)), cịn tế bào xử lí NaOCl hiển thị màu đỏ đậm huỳnh quang (hình 4-2, (d)) Hình ảnh cá ngựa vằn xử lí tương tự tế bào A546 Cá ngựa vằn xử lí mà khơng có NaOCl chụp kính hiển vi huỳnh quang khơng có huỳnh quang (hình 4-2, (e)) Tuy nhiên, có màu đỏ huỳnh quang rõ quan sát cá ngựa vằn xử lí NaOCl (hình 4-2, (g)) 18 Hình 4-2: Hình ảnh tế bào A549 (tế bào ung thư phổi) cá ngựa vằn (a) Hình ảnh hiển vi tế bào A549 xử lí (5µM) điều kiện khơng có NaOCl (b) Hình ảnh hiển vi tế bào A549 xử lí NaOCl (10µM) (5µM) (c) Hình ảnh huỳnh quang tế bào A549 xử lí (5µM) điều kiện khơng có NaOCl (d) Hình ảnh huỳnh quang tế bào A549 xử lí NaOCl (10µM) (5µM) (e) Hình ảnh huỳnh quang cá ngựa vằn xử lí (20µM) điều kiện khơng có NaOCl (f) Hình ảnh hiển vi cá ngựa vằn xử lí 1(20µM) NaOCl (100µM) (g) Hình ảnh huỳnh quang cá ngựa vằn xử lí 1(20µM) NaOCl (100µM) Ngồi đầu dị huỳnh quang trên, cịn có đầu dò huỳnh quang khác để phát ion kim loại khác Biến đổi rhodamine thông qua hoạt hóa nhóm carboxylic acid phản ứng với (diphenylphosphoryl azide) DPPA tạo thành dẫn xuất ứng dụng xét nghiệm hình ảnh sinh học Bằng phản ứng rhodamine với o-methylhydroxylamine tris( 2-aminoethyl)amine tạo dẫn xuất làm chất cảm biến huỳnh quang cho Fe(III) Hg(II) 19 Dẫn xuất rhodamine ứng dụng xét nghiệm hình ảnh sinh học Chất cảm biến Fe(III) Chất cảm biến Hg(II) Hình 4-3: Ứng dụng số dẫn xuất rhodamine khác 20 Kết luận Rhodamine phát từ cuối kỉ 19 chúng thu hút quan tâm nhà hóa học tính chất khả hịa tan nước tốt, không độc hại phổ chúng khơng thay đổi khoảng pH 4-10 Nhờ tính chất quang học tuyệt vời khả gắn chúng vào hầu hết phân tử quan tâm mà nhà khoa học cố gắng tận dụng lợi để phát triển nhiều lĩnh vực Các thông số suất lượng tử, tuổi thọ huỳnh quang hay cực đại hấp thu, phát xạ đo điều kiện dung môi khác cho thấy mối tương quan cấu trúc rhodamine tính chất huỳnh quang chúng Và nhận có mặt alkyl thứ hai linh hoạt alkyl nitrogen yếu tố định đến suất tuổi thọ huỳnh quang Yếu tố dung môi không ảnh hưởng đáng kể đến cực đại hấp thu hay phát xạ Chúng đưa vào ứng dụng thực tế ngày nhiều nên nhà hóa học tạo rhodamine dẫn xuất rhodamine nhiều phương pháp khác Phương pháp để điều chế rhodamine ngày chủ yếu dùng từ aminophenol với anhydride phthalaldehydic acid, cịn phương pháp khác khơng áp dụng để tổng hợp với số lượng lớn Các dẫn xuất rhodamine mang có nhiều ứng dụng sinh học mơi trường Bài viết liệt kê số phương pháp thông thường để tổng hợp dẫn xuất rhodamine cách biến đổi vị trí cấu trúc rhodamine (biến đổi nhóm amine, nhóm vịng carboxyphenol nhóm carboxylic acid) Việc phát triển cấu trúc dẫn xuất rhodamine mở loạt ứng dụng làm chất cảm biến hóa học để nhận diện ion kim loại phân tử, ứng dụng hình ảnh y học sinh học 21 Tài liệu tham khảo (1) Mariana Beija, Carlos A M Afonso, Jose´ M G Martinho: Synthesis and applications of rhodamine derivatives as fluorescent probes, Chem Soc Rev 2009, 38, 2410-2433 (2) Xian-Fu Zhang, Yakui Zhang, Limin Liu: Fluorescence lifetimes and quantum yields of rhodamine derivatives: structural effect on emission mechanism in different solvents, J Lumin 2014, 145, 448-453 (3) R F Kubin, A N Fletcher: Fluorescence quantum yields of some rhodamines, J Lumin 1982, 27, 455-462 (4) Trần Tứ Hiếu: Phân tích trắc quang: Phổ hấp thụ UV VIS, NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2008, 163-183 (5) Stephen J Dwight, Sergiy Levin: Scalable regioselective synthesis of rhodamine dyes, Org Lett 2016, 18, 5316-5319 (6) Jonathan B Grimm, Luke D Lavis: Synthesis of rhodamines from fluoresceins using Pd-catalyzed C-N cross-coupling, Org Lett 2011, 13, 6354-6357 (7) Gemma Mudd, Irene Perez Pi, Nicholas Fethers, Peter G Dod, Olivier R Barbeau, Manfred Auer: A general synthetic route to isomerically pure functionalized rhodamine dyes, Methods Appl Fluoresc 2015, 3, 045002 (8) Liulin Wang, Wei Du, Zhangjun Hu, Kajsa Uvdal, Lin Li, Wei Huang: Hybrid rhodamine fluorophores in the visible/NIR region for biological imaging, Angew Chem 2019, 131, 14164-14181 (9) Young-Keun Yang, Hyungseoph Jason Cho, Jihyun Lee, Injae Shin, Jinsung Tae: A rhodamine-hydroxamic acid-based fluorescent probe for hypochlorous acid and its applications to biological imagings, Org Lett 2009, 11, 859-861 (10) C J Cooksey: Quirks of dye nomenclature Rhodamines Biotech Histochem 2016, 91, 71-76 22 ... tính chất quang lí tuyệt vời chẳng hạn hệ số hấp thụ cao, suất lượng tử huỳnh quang cao, khả quang ổn định cao bước sóng tương đối dài quang phổ phát xạ huỳnh quang Bài viết tổng quan tính chất, ... tử ( ) tuổi thọ huỳnh quang (τF )[1,3,4] Tuổi thọ hiệu suất lượng tử huỳnh quang có lẽ đặc điểm quan trọng chất huỳnh quang nói chung rhodamine nói riêng Hiệu suất lượng tử huỳnh quang [4] tỉ lệ... xuất rhodamine, nhóm chất huỳnh quang phổ biến Giới thiệu rhodamine 1.1 Cấu trúc hóa học [1,8] Rhodamine Maurice Ceresole tổng hợp lần vào năm 1887 [10] Nhóm rhodamine thuộc nhóm chất huỳnh quang