几种新型的反应型小分子荧光探针的合成表征及其实际应用

摘要

小分子荧光探针在紫外-可见光区域具有特征的荧光发射，随着检测环境及其检测物浓度的不同，荧光性质发生特定的改变。由于其对检测物具有高效，快速，灵敏度好，选择性高，合成简单，生物兼容性优良等优点，小分子荧光探针在生物，化学，医疗，环境保护等各个领域具有广阔的应用前景[1，2]。本文基于分子内电荷转移(Intramolecular Charge Transfer ICT)机理，分子内质子转移（Excited-state Intramolecular Proton Transfer ESIPT）机理设计合成了几种用于检测苯硫酚，硫化氢以及水合肼的反应型荧光探针，并测试了它们的光学性质，实际应用及生物成像性能。主要工作如下:
　　(1)基于苯硫酚的特定性质设计合成了第一例基于ESIPT机理的苯硫酚荧光探针。在该探针中，2-(1-(4-methoxyphenyl)-4，5-diphenyl-1H-imidazol-2-yl)phenol(DIP)作为荧光基团，强拉电子基团2，4-dinitrobenzenesulfonyl(DNS)作为识别基团。该探针对于苯硫酚的响应速度飞快，能够在1分钟内反应完全。进行定量检测时，在苯硫酚的浓度为0.1μM-7μM之间成线性关系，检测限为0.189μM。探针与苯硫酚反应后得到的荧光基团具有较大的Stokes位移(＞170nm)，基于此优点，在实际使用时，能够有效的消除各种背景干扰。该探针能够很好的区分芳香硫醇与脂肪硫醇，而且该探针被成功应用到实际水样中以及Hela细胞中苯硫酚的检测。
　　(2)基于ESIPT机理，设计合成了一个选择性优异的恢复型H2S荧光探针。在该探针中，我们选择一种新型的3-羟基黄酮类物质作为荧光基团，该荧光物质能够在可见光下激发，2，4-二硝基醚作为H2S的识别基团。该探针对于H2S能够实现比色与荧光双检测，在有H2S存在的情况下，探针分子由无色变成黄色。该探针的荧光基团具有较大的stokes位移，能够排除背景干扰。该探针也成功应用到Hela细胞中H2S的荧光成像，而且该探针对于Hela细胞毒性非常小，具有优异的生物兼容性。
　　(3)基于ICT机理设计合成了一个高选择性，高灵敏度的比率比色双通道检测水合肼的荧光探针，该比率型荧光探针在实际检测时具有两个荧光峰值的变化，能够避免各种偶然误差，同时该探针在利用标准加入法测定实际水样中水合肼的含量时，得到了令人满意的回收率。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 小分子荧光探针

1．3 设计荧光探针的基本原理

1．31 光诱导电子转移(Photoinduced Electron Transfer PET)

1．32 分子内电荷转移(Intramolecular Charge Transfer ICT)

1．33 荧光能量共振转移(Frster Resonance Energy Transfer FRET)

1．34 分子内质子转移(Excited-state Intramolecular Proton Transfer ESIPT)

1．35 单体／激基缔合物(Excimer／Exciplex)

1．4 反应型荧光探针

1．41 设计原则

1．42 基于反应型荧光探针的几种形式

1．43 反应型探针的应用

1．5 本论文的构思

第二章 基于分子内质子转移类苯硫酚荧光探针

2．1 背景知识介绍

2．2 目标产物及其中间体的合成

2．21 合成路线

2．22 仪器与试剂

2．23 实验部分

2．3 光谱性能研究

2．31 测试溶液的配置

2．32 探针及其荧光母核的光谱性质

2．33 机理验证

2．34 pH考察

2．35 时间考察

2．36 线性分析

2．37 选择性实验

2．38 实际样品检测

2．4 细胞实验

2．5 本章小结

第三章 基于分子内质子转移的H2S荧光探针

3．1 背景知识介绍

3．2 探针以及中间体的合成

3．21 合成路线

3．22 仪器与试剂

3．23 实验部分

3．3 光谱性能研究

3．31 测试溶液的配置

3．32 探针及其荧光母核的光谱性质

3．33 机理验证

3．34 pH考察

3．35 时间考察

3．36 线性分析

3．37 选择性分析

3．4 细胞实验

3．5 本章小结

第四章 基于分子内电荷转移的比率型N2H4荧光探针

4．1 背景知识介绍

4．2 探针以及相应的中间体的合成

4．21 合成路线

4．22 仪器与试剂

4．23 实验部分

4．3 光谱性能研究

4．31 醋酸-醋酸钠缓冲液配置

4．32 测试溶液的配置

4．33 探针的光谱性质

4．34 时间考察

4．35 线性分析

4．36 选择性分析

4．37 实际样品的检测

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录

致谢

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