基于苯并呋咱类化合物荧光探针的设计、合成及应用

摘要

在分子识别领域中荧光探针分子是一种极好的生物传感器，具备灵敏度高，选择性高，反应时间迅速，能实现开关操作等优点。随着荧光技术的不断发展，荧光探针已经在生物检测及环境分析等方面发挥了广泛的作用。近年来，许多科学家比如化学家，生物学家，临床生物化学家和环保学家对能识别过渡金属离子的荧光探针非常感兴趣，因此设计高效新型的荧光探针分子是化学研究者十分迫切的任务。
　　 苯并呋咱衍生物以其良好的生物适应性，化学可修饰性等特点被频繁的设计为生物分子并应用于细胞检测，近年来，可见光激发的苯并呋咱(NBD)衍生物被广泛的应用于构造适用的荧光探针，具有共轭电子给体(D)和电子受体(A)的苯并呋咱衍生物是典型的分子内电荷转移机理的荧光探针.特别吸引生物医学等的关注。同时用二-(2-吡啶）甲基胺(DPA)作为金属离子受体的荧光探针也被广泛发展。
　　 本文设计合成了一种新型的DPA-NBD衍生物荧光探针L，研究了它的光物理性质，并讨论了它在金属离子检测中的应用。与NBD标准参照物对比探针L的最大发射波长红移了约110nm且具有约170nm的斯托克斯位移。在Tris-HCl(0.1M)(乙腈∶水=1∶1，v/v，pH=7.2)缓冲溶液中探针L对铜离子和铁离子表现出优良的选择性和灵敏性，在铜离子滴定实验中，探针L的最大吸收峰蓝移了196nm且使探针L的荧光完全猝灭。对照试验和job'splot分析铜离子与探针L形成1∶1的配合物，Benesi-Hildebrand计算得出配合物的稳定常数为7.3×104M-1。在铁离子的荧光滴定实验中，探针L的荧光增强了两倍多，最大吸收值蓝移了23nm，具有顺磁性的铁离子，是常见的荧光猝灭剂。本文首次报道了铁离子使DPA-NBD类荧光探针荧光增强，通过对照试验和job'splot曲线分析证明了铁离子与探针L按1∶1的化学计量比进行配位络合的，通过Benesi-Hildebrand方程得出配合物的稳定常数为2.7×104M-1。通过铜离子和铁离子的互相滴加实验证明，探针L更容易与铜离子络合。
　　 所有合成过程中化合物的结构均经1H-NMR、13C-NMR、HRMS表征。
　　 本文开辟了既能识别铁离子又能识别铜离子的苯并呋咱类荧光探针的新途径，具有很好的应用前景。

目录

摘要

第一章 文献综述与设计思想

1．1 荧光探针的研究进展

1．2 荧光探针的分类

1．2．1 光致电子转移(PET,photoinduced electron transfer)

1．2．2 分子内电荷转移(ICT,internal charge transfer)

1．2．3 电子能量转移(EET,electronic energy transfer)

1．2．4 准分子激发和激基复合物(Excimer and exciplex)

1．3 苯并呋咱(BD)类荧光团在荧光探针领域中的应用

1．4 di-(2-picolyl)amine(DPA)作为识别基团的应用

1．5 NBD-DPA衍生物荧光探针的应用

第二章 课题的提出与设计

第三章 仪器、试剂和药品

3．1 仪器

3．2 试剂和药品

第四章 苯并呋咱荧光探针的合成

4．1 引言

4．2 苯并呋咱(BD-DPA)类荧光探针的合成路线

4．2．1 荧光探针L的整体合成路线

4．2．2 荧光探针L的分步合成路线

4．3 苯并呋咱类似物的合成路线

4．3．1 苯并呋咱类似物L’的整体合成路线

4．3．2 苯并呋咱类似物L’的分步合成路线

4．4 产物的表征

第五章 苯并呋咱荧光探针(L)识别性质和对照试验的研究

5．1 光谱实验所需溶液的配置方法以及荧光量子产率的计算方法

5．2 苯并呋咱荧光探针(L)加入不同金属离子的光谱性质

5．3 苯并呋咱荧光探针(L)在Cu2+滴定过程中吸收光谱和荧光光谱的变化，配合物化学计量比的测定及稳定常数计算

5．3．1 苯并呋咱荧光探针(L)与Cu2+离子的吸收光谱

5．3．2 苯并呋咱荧光探针(L)与Cu2-离子的荧光光谱图

5．3．3 苯并呋咱荧光探针(L)与Cu2+离子的job’s plot、络合常数的计算以及对照试验的研究

5．4 苯并呋咱荧光探针(L)在Fe3+滴定过程中吸收光谱和滴定曲线的变化，配合物化学计量比的测定、稳定常数计算及对照试验的研究

5．4．1 苯并呋咱荧光探针(L)与Fe3+离子的吸收光谱

5．4．2 苯并呋咱荧光探针(L)与Fe3+离子的荧光光谱图

5．4．3 苯并呋咱荧光探针(L)与Fe计离子的job’s plot、对照试验的研究以及络合常数的计算

5．4．4 苯并呋咱荧光探针(L)-Cu2+-Fe3+竞争实验的研究

5．5 结果与讨论

第六章 结论与展望

参考文献

附录

致谢

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