2-（2-羟基苯基）苯并咪唑类荧光探针的合成

摘要

2-(2-羟基苯基)苯并咪唑(HPBI)及其衍生物是一类重要的荧光化合物，它们可以通过激发态分子内质子转移过程(ESIPT)发射具有大的Stoke’s位移的特征荧光，这类化合物对开发新型荧光探针、高能辐射探测器、塑料发光体以及聚合物紫外稳定剂有着重要意义。因此，研究此类化合物的合成及其荧光特性具有重要的理论意义和应用价值。一氧化氮(NO)是一种参与多种生理和病理过程的功能分子。目前已有的NO荧光探针多为通过测定NO的氧化产物，间接地测定NO的存在及浓度变化，存在着应用的局限性。本研究室研究表明，HPBI及其衍生物能够和二价铜离子形成稳定的配合物，此配合物作为荧光探针能够用于NO的直接测定，本文对这类新型NO荧光探针的合成及性能进行了研究。巯基(-SH)是细胞中化学活性最高的基团。但传统的检测方法灵敏度低，不能适应有些生物样品中巯基化合物的测定，而-SH荧光探针具有灵敏度高等优点，得到了广泛应用。主要内容如下： 1.以取代水杨醛和邻苯二胺为原料，合成了HPBI衍生物2a-2g，其中化合物2d和2g采用多种路线合成，以找到最佳合成方法。对2a-2g的荧光特性进行了测定，分析了不同取代基对荧光特性的影响，三种互变异构体的产生以及它们所导致的两种发射荧光的产生原理。讨论了磺酸基的引入对水溶性的影响及2g在酸、碱溶液中光谱性质变化。 2.采用席夫碱三价锰配合物分解法合成了HPBI和2-(2-羟基苯基)萘并咪唑(HPNI)及其衍生物3a～3h，测定了它们和二价铜离子形成的配合物以及铜配合物与NO反应后紫外和荧光光谱特性。这种新的合成方法只需在室温下进行且产率高。合成的化合物中有六种HPBI和HPNI-铜配合物和NO的反应具有迅速性和直接性，反应前后化合物的荧光强度变化非常明显，具有作为NO荧光探针的先决条件。 3.合成了N-{3-(2-苯并咪唑基)-4-羟基苯基}马来酰亚胺酸(BIHPMA)和N-{3-(2-苯并咪唑基)-4-羟基苯基}马来酰亚胺(BIHPM)，测定了BIHPMA和BIHPM与β-巯基乙醇反应前后荧光光谱变化，并将它们应用于HepG2(人源肝癌细胞)细胞和L-Cys(L-谷胱甘肽)中巯基的测定，结果证明了该类化合物作为细胞内巯基荧光探针的可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 文献综述

1.1 荧光概述

1.1.1 荧光的产生

1.1.2 影响荧光性质的环境因素

1.2 有机荧光探针

1.2.1 概述

1.2.2 分子结构与荧光特性

1.2.3 有机荧光探针分类

1.3 苯并咪唑类荧光化合物

1.3.1 概述

1.3.2 国内外对苯并咪唑类化合物研究动态

1.3.3 苯并咪唑类化合物的生物活性

1.3.4 苯并咪唑类化合物的应用

1.4 一氧化氮荧光探针的研究进展

1.4.1 一氧化氮简介

1.4.2 一氧化氮的作用

1.4.3 一氧化氮的检测方法

1.4.4 用于一氧化氮检测的荧光探针

1.5 巯基荧光探针

1.5.1 概述

1.5.2 国内外研究现状和发展趋势

1.5.3 马来酰亚胺类巯基荧光探针

第二章 羟基苯基苯并咪唑类化合物的合成和光谱性质测定

2.1 主要原料、试剂

2.2 主要实验仪器

2.3 化合物的合成

2.3.1 2-(5-溴-2-羟基苯基)苯并咪唑(2a)的合成

2.3.2 2-(3,5-二溴-2-羟基苯基)苯并咪唑(2b)的合成

2.3.3 2-(5-羟甲基-2-羟基苯基)苯并咪唑(2c)的合成

2.3.4 4-羟基-3-苯并咪唑-2-基苯磺酸钠(2d)的合成

2.3.5 5-溴-2-羟基-3-苯并咪唑-2-基苯磺酸钠(2e)的合成

2.3.6 2-(5-苯偶氮基-2-羟基苯基)苯并眯唑(2f)的合成

2.3.7 2-(5-氨基-2-羟基苯基)苯并咪唑(2g)的合成

2.4 光谱性质表征

2.4.1 紫外吸收光谱表征

2.4.2 荧光性质表征

2.5 2d和2e溶解度的测定

2.5.1 理论依据

2.5.2 实验步骤

2.6 结果与讨论

2.6.1 产品结构表征

2.6.2 紫外和荧光性质

第三章 一氧化氮荧光探针的合成及其应用研究

3.1 实验原料、试剂

3.2 实验方法

3.2.1 HPBI及其衍生物的合成

3.2.2 HPNI及其衍生物的合成

3.2.3 HPBI和HPNI铜配合物的合成

3.3 结果与讨论

3.3.1 产品结构表征

3.3.2 HPBI和HPNI衍生物的紫外和荧光性质

3.3.3 使用二价铜配合物检测一氧化氮的原因

3.3.4 HPBI和HPNI-铜配合物的紫外吸收光谱和荧光光谱

3.3.5 HPBI和HPNI-铜配合物和一氧化氮反应后荧光光谱变化

3.3.6 HPBI和HPNI-铜配合物与一氧化氮反应的选择性

第四章 巯基荧光探针的合成及其应用研究

4.1 主要原料、试剂

4.2 主要实验仪器

4.3 实验方案设计

4.4 化合物合成方法

4.5 荧光探针BIHPM与巯基的反应机理

4.6 结果与讨论

4.6.1 产品结构表征

4.6.2 BIHPMA和BIHPM的紫外和荧光性质

4.6.3 BIHPMA与巯基的反应活性

4.6.4 BIHPM与巯基的反应活性

第五章 结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢

附录