聚集诱导发光现象在糖类分子识别与检测中的应用

摘要

近年来，硼酸化合物因其在糖类受体分子及人工凝集素领域的应用而得到高度关注。然而，由于传统信号传导机制的影响，这些受体分子的选择性与其和糖类分子的亲和力紧密相关并因而受到限制。本论文的核心工作就是设计并合成修饰有硼酸根的四苯基乙烯荧光受体分子，以将聚集诱导发光现象的分子内旋转受阻机制利用到糖类识别领域中，同时为糖类受体分子的设计提供基础信息。
　　 第一，基于聚集诱导发光效应发展了一种在概念上创新的，可在水溶液中实现对D-葡萄糖高特异性检测的探针分子。当双硼酸修饰的四苯基乙烯分子(TPEDB)与D-葡萄糖在水溶液中缩合聚合后，由于缩聚物中四苯基乙烯生色团中的苯环旋转受到限制，从而使得TPEDB荧光明显增强。而当该探针分子与D-果糖，D-半乳糖或D-甘露糖混合后，由于这些单糖分子无法与TPEDB发生缩合聚合反应，因而TPEDB的荧光基本上没有变化。这种新的“缩合聚合诱导荧光增强”的检测机制为设计对D-葡萄糖具有高选择性的荧光受体提供了一条新的策略。
　　 第二，基于硼酸/二元醇动态化学键而不是主客体相互作用，从α-环糊精和γ-环糊精中实现了对β-环糊精的选择性识别。在双硼酸修饰的四苯基乙烯分子(TPEDB)中加入β-环糊精后荧光明显增强，而α-环糊精和γ-环糊精对于TPEDB荧光的影响却很小。我们提出并证实TPEDB通过双硼酸位点与β-环糊精大口上相间的二元醇位点形成协同的动态共价键，从而导致四苯基乙烯单元中苯环的旋转能垒升高，进而诱导荧光增强。这种新的结合模型为多糖受体分子的设计策略以及基于环糊精的超分子组装体的构建提供了新的设计思路。