基于2-叠氮甲基芳基甲酸酯荧光探针的合成及应用

摘要

硫化氢是继一氧化碳和一氧化氮之后被证实的第三个内源性气体信号分子，在生物体病理和生理等方面发挥着重要作用。过氧化氢作为一种重要的氧化物，在维持生物体正常生命活动过程中扮演着重要角色。因此，在生物体中对它们的追踪和监测具有重要意义。相比传统检测方法，荧光光谱法具有高灵敏度、高选择性并能实现原位检测等优点。因此，设计与合成检测细胞中硫化氢和过氧化氢的新型荧光分子探针具有重要意义。
　　本文针对传统硫化氢荧光探针选择性差、灵敏度低及响应速度慢的问题，基于硫化氢可将2-(叠氮甲基)-4-(硝基)苯甲酸酯的叠氮还原并发生分子内反应释放荧光团的原理，以Rhodol为荧光团合成了新型硫化氢探针ANR。ANR对硫化氢具有优异的选择性，响应迅速，4分钟内即可达到满意的荧光强度；ANR对硫化氢浓度具有很高的灵敏度，检测限低至0.4327μM。MTT法表明探针ANR对细胞几乎没有毒性，探针在细胞中对硫化氢良好的成像作用证明ANR可以成为一种性能优异的生物体内H2S荧光探针。
　　在测试工作中，我们发现由7-Cl-Rhodol与2-(叠氮甲基)苯甲酸合成的分子ACR对硫化氢没有响应，而对过氧化氢具有优异的选择性。进一步测试显示，ACR对过氧化氢响应迅速，灵敏度高，具有优异的抗干扰性。探针ACR具有较低的细胞毒性，在细胞中对过氧化氢的良好成像表明，ACR可以很好的应用于生物体内过氧化氢的测试。
　　基于对ACR的研究，我们以2’,7’-二氯Rhodol和2-(叠氮甲基)苯甲酸合成了另一种过氧化氢荧光探针ACF。ACF对过氧化氢响应非常迅速，5分钟时荧光强度已达到118倍；ACF对过氧化氢有着优异的选择性和抗干扰性，检测限低至6.5 nM，灵敏度很高；ACF可以对浓度为50-400μm浓度的过氧化氢进行定性甚至定量的检测。ACF对细胞几乎没有毒性，探针在细胞中对过氧化氢响应迅速，成像良好，可以作为一种性能优异的内源性过氧化氢荧光探针投入应用。
　　本论文以2-叠氮甲基芳基甲酸酯为新型反应位点，设计合成了硫化氢荧光探针ANR、过氧化氢荧光探针ACR和ACF。通过高分辨质谱（HRMS）、核磁共振（1H NMR、13C NMR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等对其进行了结构表征，并用紫外可见分析光谱、荧光发射光谱对其光学性质进行了分析和研究，最终将其成功应用于细胞测试中。结果显示，三个探针性能优异，可以分别用于环境及生物体中硫化氢和过氧化氢的检测，在理论研究和实际应用中具有重要意义。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

第一章 绪 论

1.1 荧光分子探针概述

1.2 荧光分子探针的识别原理与检测机理

1.3 硫化氢荧光探针的研究进展

1.4 过氧化氢荧光探针的研究进展

1.5 叠氮化合物的应用简介

1.6 本课题的研究目的及意义

第二章 AR的合成及测试

2.1 实验设计

2.2 实验试剂及仪器

2.3 AR的合成

2.5 AR测试结果与讨论

2.6 本章小结

第三章 ANR的合成及应用

3.1 实验设计

3.2 实验试剂及仪器

3.3 ANR的合成

3.4 ANR测试结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 ACR的合成及应用

4.1 实验设计

4.2 实验试剂及仪器

4.3 ACR的合成

4.4 ACR测试结果与讨论

4.5 本章小结

第五章 ACF的合成及应用

5.1 实验设计

5.2 实验试剂及仪器

5.3 ACF的合成

5.4 ACF荧光性质测试结果与讨论

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

附录