基于有机小分子的新型荧光探针的设计与合成

摘要

荧光探针作为一种新型的检测手段，在近几年迅速发展。现已广泛应用于临床诊断、生物技术、分子生物学、生物化学、材料科学和环境化学等学科中。它够将分子间的作用关系转化成了荧光信号，常见的荧光小分子有：罗丹明、香豆素、氟硼荧、花菁素等。这些小分子荧光基团有着量子产率高、光稳定性好、细胞穿透能力好、细胞毒性低等特性，已被广泛用作信号基团来设计各种荧光探针。所以利用常见荧光小分子构建新型荧光探针具有重要的意义。本论文以罗丹明B、菲咪唑、氟硼荧为荧光信号团，分别设计合成了以检测Fe3+、Hg2+、Cr3+以及半胱氨酸的新型荧光探针。
　　在第一部分，实验设计了两种以罗丹明B为发光基团的可逆型荧光探针。第一种是将罗丹明B与联萘酚通过乙二胺桥连在一起的Fe3+探针，探针分子与Fe3+配位之后，荧光迅速增强。此荧光探针的Fe3+检测限最低达到1.83×10?7 mol/L。第二种是将罗丹明B与2,2’-联吡啶通过水合肼连接在一起，该探针分子可以与 Hg2+发生配位反应而使得罗丹明B开环显色，Hg2+与之络合物还可以与I-、S2-发生反应，结合Hg2+，使探针分子释放出来，而对其他阴离子没有响应，实现了一种探针分子同时检测三种离子的多功能应用。以上两种罗丹明B荧光探针分子都成功的应用于细胞成像实验。
　　实验合成第二类基于菲咪唑的荧光探针，选取用邻羟基芘醛和3’-醛基-4-氰基联苯酚作为起始物，利用其羟基与2-氯甲基吡啶反应，形成一个稳定的配位点，以检测Cr3+；再利用其醛基和9,10-菲醌在乙酸铵的作用下形成菲咪唑。以邻羟基芘醛为原料合成探针，是一种比率型的荧光探针，而以3’-醛基-4-氰基联苯酚为原料合成的探针，是一种荧光增强型的荧光探针。通过计算，此两种探针的检测限都能达到10?8 mol/L。
　　合成的第三类荧光探针，是以氟硼荧作为荧光基团，丙烯酸酯基作为检测基团用以检测半胱氨酸的荧光探针。合成的探针分子本身具有很强的荧光，当该探针与半胱氨酸反应时，荧光发生淬灭。该探针分子作为荧光淬灭型探针，应用于A375细胞的成像研究。作为对比，同时合成卤代乙酸酯基作为检测基团，并对比氯代、溴代、碘代产物的区别。得出氯代乙酸酯基作为半胱氨酸检测基团时，检测效果最好，其与半胱氨酸的响应时间都在600秒以内，实现了快速检测的目的。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 荧光探针结构及响应机理

1.3 研究现状-常见荧光探针的合成

1.4 本论文的研究创新点

第二章 基于罗丹明B的新型荧光探针的设计与合成

2.1 设计思路

2.2 仪器与试剂

2.3 荧光增强型Fe3+离子探针

2.4 荧光增强型Hg2+离子探针

第三章 基于菲咪唑的新型荧光探针的设计与合成

3.1 设计思路

3.2仪器与试剂

3.3比率型Cr3+离子荧光探针

3.4荧光增强型Cr3+离子探针

第四章 基于氟硼荧的新型荧光探针的设计与合成

4.1 设计思路

4.2 仪器与试剂

4.3 荧光淬灭型半胱氨酸探针

4.4 探针分子的改进探索

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

附 录（一）

附 录（二）