新型萘酰亚胺类荧光探针与核酸及其前体相互作用的研究

摘要

本文合成一系列萘酰亚胺型荧光探针(NI、NI-ADU、NDI)，应用稳态与瞬态光谱法分别研究了它们与核酸及其前体的相互作用，主要研究结果如下：1.萘酰亚胺型(NI、NDI)荧光探针具有较强的紫外吸收和荧光发射，其荧光光谱具有明显的溶剂效应和pH效应。随着溶剂极性的增强，NI的荧光发射强度增大，且最大荧光发射波长发生红移；在溶液pH值到达11时，NI探针荧光发射最强，而后迅速减弱。2.核酸及其前体(碱基、核苷)对萘酰亚胺探针的荧光具有强烈的淬灭作用，其规律符合Stern-Volmer线性方程，所得双分子淬灭速率常数接近速率扩散控制范围，证明其相互作用具有电子转移的性质。核酸对萘酰亚胺型荧光探针的淬灭能力远强于核苷及碱基，四种核酸碱基中嘌呤碱基的淬灭能力强于嘧啶类碱基。3.应用纳秒激光光解技术研究了NI荧光探针时间分辨瞬态吸收光谱特性，证实了激发态和瞬态中间体的归属。探索了NI与β-胡萝卜素的T-T能量转移过程，系统研究了一系列电子给体淬灭剂(TPA、Gua、2′-dGua)与NI相互作用的瞬态动力学与电子转移机理，测定了其相应的淬灭速率常数。在无外加淬灭剂的情况下，3NI与NI发生自淬灭，研究了其自淬灭反应的动力学，提出其自淬灭电子转移机理。4.2′-氨基-2′-脱氧尿苷(ADU)对NI稳态荧光的淬灭具有明显的微环境效应。在CTAB和SDS胶束体系中的双分子荧光淬灭速率常数(kq)值均大于水和Tris中的kq，达到或者接近扩散控制范围，证明ADU对NI探针的稳态荧光淬灭具有电子转移的性质。5.设计合成了三种萘二酰亚胺和2′-氨基-2′-脱氧尿苷共价连接的超分子(NI-ADU)，研究了分子内ADU对NI基团淬灭反应的瞬态动力学，提出其分子内电子转移机理。其次，设计合成具有特殊碱基序列的发夹式寡聚核苷酸(ODN)，发现ODN对NI-ADU超分子具有明显的荧光淬灭作用，其熔炼温度随着NI-ADU中亚甲基连接体的碳原子数目增多而升高，且均高于未加NI-ADU时ODN的熔炼温度。此结果证明NI-ADU超分子能使ODN发夹结构变得更加稳定。6.设计了两类八种萘酰亚胺荧光探针(NI、NDI)，对其合成进行了探索和改进，得到较为满意的结果。同时对于2′-氨基-2′-脱氧尿苷(ADU)的合成进行了改进，找到了一条适宜大量制备ADU的合成路线。关键词：萘酰亚胺，激光闪光光解，电子转移，荧光探针，寡聚核苷酸

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 前言

1.1概述

1.2核酸荧光探针的研究进展

1.3分子间相互作用及其研究方法

1.4本课题的设想

第2章 萘二酰亚胺化合物(NI)的稳态光谱性质及与核酸及其前体的相互作用

2.1引言

2.2 NI荧光探针的紫外吸收光谱

2.3 NI荧光探针的荧光激发光谱和荧光发射光谱

2.4 NI荧光光谱的溶剂效应

2.5 NI探针荧光光谱的pH值效应

2.6核酸及其前体对电子受体敏化剂NI的荧光淬灭

2.7 NI与ct-DNA相互作用模式研究

2.8本章小结

第3章 萘二酰亚胺类荧光探针的激光闪光光解研究

3.1激光闪光光解原理

3.2瞬态吸收光谱特征

3.3瞬态动力学分析方法

3.4 NI荧光探针的瞬态吸收特征

3.5 NI荧光探针与MnCl2和O2相互作用

3.6三线态NI探针的电子转移动力学

3.7脱氧鸟苷、鸟苷与NI荧光探针的电子转移作用研究

3.8本章小结

第4章 NI-ADU超分子体系的分子内及分子间相互作用

4.1 2’-氨基-2’-脱氧尿苷对NI荧光淬灭的微环境效应

4.2激光闪光光解法研究NI-ADU超分子体系分子内相互作用

4.3 NI-ADU超分子和发夹式(hairpin)寡聚核苷酸相互作用的探讨

4.4本章小结

第5章 萘四酰二亚胺型荧光探针光谱性质的研究

5.1 萘四酰二亚胺型(NDI)荧光探针光谱性质的测定

5.2 NDI荧光探针电化学性质的测定

5.3核酸及其前体对NDI探针荧光淬灭的研究

5.4 NDI探针对DNA熔炼温度的影响

6.5本章小结

第6章 萘酰亚胺类化合物的合成

6.1引言

6.2萘二酰亚胺类化合物(NI1，NI2，NI4，NI6)的合成

6.3 2’-氨基-2’-脱氧尿苷的合成

6.4萘二酰亚胺修饰的2’-氨基-2’-脱氧尿苷的合成

5.5萘四酰二亚胺型荧光探针(NDI)的合成

第7章 实验部分

7.1仪器和试剂

7.2萘酰亚胺类荧光探针的合成

7.3光谱性质测定和荧光淬灭的实验方法

7.4粘度测定

7.5 DNA热变性实验

7.6激光闪光光解样品配制

7.7发夹结构的ODN熔炼温度的测定

致谢

参考文献

附录：合成化合物的NMR和MS谱图

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果