以香豆素为母体专一性检测生物硫醇及二氧化硫衍生物的荧光探针的设计合成及应用研究

摘要

谷胱甘肽(GSH)与生物体中的氧化还原平衡状态、机体正常的生命活动息息相关;SO2作为一种大气污染物，通过影响植物的光合作用进而影响植物的生长发育，其衍生物也被广泛的用作食品添加剂，经常被人们摄入体内。因此构建一种可定性定量，且专一性检测谷胱甘肽(GSH)及SO2衍生物的检测方法是非常重要的。香豆素广泛存在于高等植物中，不但容易合成而且易于修饰，因具有高的荧光量子产率和稳定的光学性质而备受关注。本文基于荧光分析法，以香豆素为荧光团分别设计合成了两种专一性检测谷胱甘肽(GSH)及SO2衍生物的荧光探针。主要内容如下:　　(1)以香豆素作为荧光团专一性检测谷胱甘肽(GSH)的荧光探针的合成及应用研究。根据文献报道，本文合成了专一性检测谷胱甘肽(GSH)的荧光探针A。从探针A的分子结构可以看出，其7-位存在推电子的N，N-二乙胺基，苯环3-位所连接的烯烃链上既存在吸电子的醛基又存在活泼的卤素C1原子，所以整个探针分子结构存在分子内电荷转移(intramolecular charge transfer,ICT)和卤素氯产生的重原子效应(the heavy atom effect)，使其在550nm处有较弱的荧光发射峰，当向探针A的溶液中加入谷胱甘肽(GSH)后，谷胱甘肽(GSH)中亲核性的氨基会进攻探针A上的醛基，由于生成的中间产物存在亲核性的巯基，巯基就会接着与其临近的氯原子发生亲核取代反应。上述反应不但破坏了探针A分子的ICT效应同时也打破了氯原子的重原子效应，故使溶液的荧光发射波长由550nm蓝移到500nm，反应体系在500nm处的荧光强度与GSH的浓度在0-10μM范围内具有良好的线性关系，该方法对GSH的检测非常灵敏，检出限为68.7nM。　　(2)以苯并吡喃嗡为识别基团的HSO3-荧光探针的设计及应用研究。由于苯并吡喃嗡染料特别容易受到亲核试剂的进攻，从而打破了染料原来的π共轭结构，使分子内电荷重新排布，体系的发射波长发生变化。基于苯并吡喃嗡易受到亲核试剂进攻这一原理，本文设计合成了检测HSO3-的荧光探针B。探针B中的苯并吡喃嗡部分与香豆素荧光团之间存在分子内的光诱导电子转移过程(photo-induce electron transfer,PET)，导致自身荧光很弱，当向探针B的溶液中加入亲核性的HSO3-时，HSO3-与苯并吡喃嗡中C-4原子发生亲核加成反应，使分子内电荷重新排布，PET效应消失，因此反应体系在510nm处的荧光信号显著升高。同时，上述反应使溶液的颜色也发生了显著地变化由蓝色变为黄色。探针B在30s内就可以完成对HSO3-的检测，反应体系在510nm处的荧光强度与HSO3-的浓度在0.2-7.5μM范围内具有良好的线性关系，该方法对HSO3-的检出限为42nM，同时也成功的应用探针B检测了糖溶液和细胞中的HSO3-。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 香豆素类染料的简介

1．3．1 基于迈克加成反应机理的荧光探针

1．3．2 基于磺酸脂或磺酰胺裂解反应机理的荧光探针

1．3．3 基于亲核加成或共轭加成环化反应机理的荧光探针

1．3．4 基于亲核取代反应机理的荧光探针

1．3．5 基于Se-N键裂解反应机理的荧光探针

1．3．6 基于二硫键裂解反应机理的荧光探针

1．3．7 基于其它反应机理的荧光探针

1．4．1 基于醛基亲核加成反应机理的荧光探针

1．4．2 基于乙酰丙酸脱保护反应机理的荧光探针

1．4．3 基于迈克尔加成反应机理的荧光探针

1．4．4 基于其它反应机理的荧光探针

1．5 研究内容

参考文献

第二章 以香豆素作为荧光团专一性检测GSH的荧光探针的合成及应用研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验仪器

2．2．2 实验试剂

2．2．3 探针A的合成方法

2．2．4 光谱测定方法

2．3 应用研究

2．3．1 胎牛血清中GSH的检测

2．4 结果与讨论

2．4．1 探针的设计

2．4．2 探针A与GSH反应的光谱性质研究

2．4．3 pH值的影响

2．4．4 选择性研究

2．4．5 动力学研究

2．4．6 机理的探究

2．4．7 胎牛血清中谷胱甘肽的测定

2．5 本章小结

参考文献

第三章 以苯并吡喃嗡为识别基团的HSO3-荧光探针的设计及应用研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器

3．2．2 实验试剂

3．2．3 探针B的合成方法

3．2．4 光谱测定方法

3．3 应用研究

3．3．1 细胞毒性实验

3．3．2 细胞培养及荧光成像

3．4．2 探针B与HSO3-反应的光谱性质研究

3．4．3 动力学研究

3．4．4 选择性研究

3．4．5 pH值的影响

3．4．6 机理的探究

3．4．7 探针应用研究

3．5 本章小结

参考文献

结论

附录

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢