雙功能熒光探針的合成及其對(duì)汞離子和硫醇的識(shí)別性能研究.pdf

1、香豆素類熒光基團(tuán)具有熒光量子產(chǎn)率高、Stokes位移大、光物理和光化學(xué)性質(zhì)可調(diào)以及光穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),是熒光探針分子設(shè)計(jì)中的優(yōu)秀候選熒光團(tuán)。小分子量的硫醇類化合物如半胱氨酸（Cys），同型半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（GSH）涉及至關(guān)重要的細(xì)胞過程，包括氧化還原平衡和細(xì)胞的成長(zhǎng)。汞在自然界中分布量極小卻又分布廣泛，環(huán)境中的無(wú)機(jī)汞轉(zhuǎn)化為有機(jī)汞被生物體吸收后，又會(huì)通過食物鏈富集在較高階層的動(dòng)物體內(nèi)，繼而對(duì)人體健康造成一定的危害。因此，對(duì)于硫醇

2、類化合物和汞離子的識(shí)別大大增加了人類的健康的保障。為此，本文選擇合成香豆素為母體的識(shí)別硫醇類化合物和汞離子的雙功能香豆素作為研究課題。
　　本論文總結(jié)概括了熒光探針的研究進(jìn)展和機(jī)理，并進(jìn)一步介紹了香豆素類汞離子熒光探針和硫醇熒光探針的應(yīng)用進(jìn)展以及它們的合成方法。
　　本文設(shè)計(jì)合成了多種以4-甲基-7-羥基香豆素、3-乙?；?7-羥基香豆素和3-羥基-6H-苯并[b,d]吡喃-6-酮為母體的ABCDE五個(gè)系列的香豆素?zé)晒馓结槨?/p>

3、A系列是以硫羰基作為汞離子識(shí)別基團(tuán)，苯磺酸酯類衍生物作為硫醇識(shí)別基團(tuán)；B系列利用苯肼反應(yīng)生成酰腙類香豆素作為識(shí)別汞離子的基團(tuán)，苯磺酸酯類衍生物作為硫醇識(shí)別基團(tuán)；由于汞離子可以與雙鍵、三鍵發(fā)生作用，硫醇可以與甲?；?，共軛烯烴發(fā)生作用，基于此原理設(shè)計(jì)合成了C系列、D系列和E系列，利用不飽和鍵，比如烯烴、炔烴、共軛烯烴、甲?；鶃?lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)汞離子和硫醇分子的識(shí)別。本文對(duì)以上五個(gè)系列的熒光探針分子的合成條件進(jìn)行了探索，找到了最佳反應(yīng)條件。利用IR、1

4、H NMR、13C NMR和MS對(duì)合成的新化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。
　　本文選出了2種典型的熒光探針A2和E1，以紫外可見吸收光譜和熒光發(fā)射光譜為測(cè)試手段，對(duì)其檢測(cè)汞離子和硫醇分子的選擇性、靈敏度、響應(yīng)時(shí)間、檢測(cè)機(jī)理以及探針的酸堿耐受性進(jìn)行了研究。測(cè)試結(jié)果表明在激發(fā)波長(zhǎng)為320 nm，溶液中溶液中乙腈與水的比例為8:2時(shí)，探針A2（20μM）的熒光強(qiáng)度達(dá)到最大，最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)為451 nm，并且加入的Hg2+為0.6當(dāng)量時(shí)，熒光

5、發(fā)射波長(zhǎng)增強(qiáng)2倍。在激發(fā)波長(zhǎng)為445 nm時(shí)，甲硫酚使探針A2（20μM）熒光強(qiáng)度增加了14倍，半胱氨酸（Cys）使探針A2（20μM）熒光強(qiáng)度增加了4.5倍，并且探針A2與甲硫酚響應(yīng)時(shí)間非常短，1 min內(nèi)就可以響應(yīng)完全。探針A2對(duì)甲硫酚的靈敏度非常高，當(dāng)加入甲硫酚只有0.125當(dāng)量時(shí)，探針A2（20μM）的熒光強(qiáng)度就增強(qiáng)了16倍。與組氨酸（His）、甘氨酸（Gly）、苯丙氨酸（Phe）、纈氨酸（Val）、天冬酰胺（Asn）、谷氨酸（

6、Glu）選擇性對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，只有Cys能夠明顯增強(qiáng)探針A2的熒光強(qiáng)度，其他小分子化合物對(duì)其不受影響。在激發(fā)波長(zhǎng)為272 nm時(shí)，溶液中乙醇與水的比例為1:9時(shí)，探針E1（20μM）熒光強(qiáng)度達(dá)到最大，并且探針E1在pH=4-11的溶液中能夠穩(wěn)定存在。Hg2+加入后，1 min內(nèi)探針E1的最大熒光強(qiáng)度峰由458 nm處藍(lán)移到400 nm處，并且加入0.6當(dāng)量的Hg2+就可以發(fā)生明顯的藍(lán)移，而其他離子，比如：Ca2+、 Cu2+、 Zn2+、C