噁嗪类离子荧光探针的合成及其性能研究

摘要

荧光分子探针是将对特定底物的识别信息转换为荧光基团的光物理性质的改变，从而实现对特定底物的检测，具有高灵敏度、高选择性、原位检测、能够实现开关操作、成本低等优点。目前，如何设计近红外发射、水溶性、生物相容性好等多功能的荧光分子探针已成为该领域研究焦点。
　　 噁嗪类染料作为荧光发色团具有以下优越性能:高的摩尔吸光系数、长波长发射、水溶性好、低细胞毒性、良好的膜透性、在生理环境下具有较好的pH稳定性等。本论文基于脱硫反应、光诱导电荷转移(PET)原理，以噁嗪类染料为荧光团，设计合成了三个用于检测与环境、疾病相关的金属离子的多功能荧光探针。所有探针结构都经过1HNMR，13CNMR，HRMS等方法表征，并利用紫外-可见和荧光光谱法研究了荧光探针分子对目标物的识别性能及识别机理。
　　 1.基于噁嗪荧光团设计合成了一类反应型荧光探针2a-c(λem=556nm)。2a-c在CH3CN/H2O(1/1，v/v)测试体系中可实现对Hg2+的高选择性地“开-关”识别，其它离子几乎没有干扰。反应前后吸收波长蓝移约100nm，荧光增强，可以用裸眼和荧光双通道识别Hg2+。
　　 2.基于PET原理，以吩噁嗪为荧光团合成了近红外荧光探针6(λem=683nm)。荧光探针6能够在Tris-HCl(10mM，1％DMSO，pH7.4)的缓冲液测试体系中高选择性地识别出Zn2+，同时可用于对低浓度Zn2+的定量检测。探针6具有良好的细胞膜透性，可用于细胞内的Zn2+荧光成像;并通过1HNMR研究了探针6与Zn2+的结合模式。
　　 3.基于吩噁嗪荧光团合成了近红外荧光探针15（λem=672nm）。探针15可以在含水99％的Tris-HCl(10mM，1％DMSO，pH7.4)缓冲液中选择性地识别K+。随着K+加入，该探针荧光逐渐增强。MTT细胞毒性实验表明探针15是低细胞毒性的化合物。它还可以用于活细胞中K+的荧光成像。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 绪论

1．2 荧光探针结构及其识别原理

1．2．1 荧光探针的结构

1．2．2 荧光探针的识别原理

1．3 荧光探针分类及其研究进展

1．3．1 有机小分子荧光探针

1．3．2 其它类型荧光探针

1．4 论文研究意义及主要内容

第二章 基于噁嗪类反应型汞离子荧光探针

2．1 引言

2．2 探针分子的设计

2．3 实验部分

2．3．1 主要实验仪器

2．3．2 主要试剂

2．4 化合物的合成及结构表征

2．4．1 目标化合物合成路线

2．4．2 实验步骤及表征

2．5 探针分子性能测试

2．5．1 探针母液的配制

2．5．2 探针对Hg2+离子的滴定测试

2．5．3 其它金属离子对荧光探针的吸收和荧光光谱的影响

2．5．4 pH对探针荧光光谱的影响

2．5．5 摩尔消光系数的测定

2．5．6 荧光量子产率的测定

2．6 实验结果与讨论

2．6．1 pH对探针2a-c性能的影响

2．6．2 Hg2+离子对探针的吸收光谱和荧光光谱的影响

2．3．6 探针2a-c的选择性测试

2．6．4 探针对Hg2+识别机理的研究

2．7 本章小结

第三章 基于PET原理设计的吩噁嗪类近红外锌离子荧光探针

3．1 引言

3．2 探针分子设计

3．3 实验部分

3．3．1 主要实验仪器

3．3．2 主要试剂

3．4 化合物的合成及结构表征

3．4．1 目标化合物合成路线

3．4．2 合成步骤及表征

3．5 探针分子性能测试

3．5．1 探针母液的配制

3．5．2 探针6对Zn2+离子的滴定测试

3．5．3 其它金属离子对探针6的吸收和荧光光谱的影响

3．5．4 pH对荧光光谱的影响

3．5．5 摩尔消光系数的测定

3．5．6 荧光量子产率的测定

3．5．7 Job's曲线的测定

3．5．8 探针与金属离子结合常数的测定

3．6 实验结果与讨论

3．6．1 pH对探针性能的影响

3．6．2 探针对金属离子选择性和竞争性实验

3．6．3 Zn2+离子对探针6吸收光谱和荧光光谱的影响

3．6．4 探针6与Zn2+的Job's滴定曲线及Kd值测试

3．6．5 探针6与Zn2+的结合模式研究

3．6．6 探针可逆性实验研究

3．6．7 探针对Zn2+的时间响应研究

3．6．8 探针6的细胞内Zn2+的荧光成像

3．7 本章小结

第四章 基于穴状受体的吩噁嗪类近红外钾离子荧光探针

4．1 引言

4．2 探针分子设计

4．3 实验部分

4．3．1 主要实验仪器

4．3．2 主要试剂

4．4 化合物的合成及结构表征

4．4．1 目标化合物合成路线

4．4．2 合成步骤及表征

4．5 探针分子性能测试

4．5．1 探针母液的配制

4．5．2 探针对K+离子的滴定测试

4．5．3 其它金属离子对吸收和荧光光谱的影响

4．5．4 pH对荧光光谱的影响

4．5．5 摩尔消光系数的测定

4．5．6 荧光量子产率的测定

4．5．7 探针15与金属离子结合常数的测定

4．6 实验结果与讨论

4．6．1 pH对探针性能的影响

4．6．2 探针对金属离子的选择性研究

4．6．3 K+离子对探针15吸收光谱和荧光光谱的影响

4．6．4 探针15与K+结合常数Kd的测试

4．6．5 探针15的细胞内K+的荧光成像

4．7 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

硕士期间发表的论文

附图

致谢