吲哚類熒光化學(xué)傳感分子的設(shè)計(jì)合成與離子識別.pdf

1、具有重要生命和環(huán)境科學(xué)意義的離子和中性分子的識別傳感研究近年來備受關(guān)注。設(shè)計(jì)合成具有高選擇性和高靈敏度的傳感分子尤受青睞。實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的選擇性使其區(qū)別于性質(zhì)相近的其它客體分子是分子識別傳感研究的主要目標(biāo)之一。聯(lián)吲哚結(jié)構(gòu)單元可穩(wěn)定多肽γ-回旋等構(gòu)象、具有研究蛋白質(zhì)間相互作用的潛在能力,然而將其用于具有重要生命科學(xué)作用金屬離子的識別尚鮮見報(bào)道。本論文以此為出發(fā)點(diǎn),應(yīng)用吸收光譜和熒光光譜考察聯(lián)吲哚類分子與陽離子和陰離子的相互作用。利用銅離子在乙腈

2、中的強(qiáng)氧化性,試圖通過簡單的氧化還原反應(yīng)機(jī)理實(shí)現(xiàn)吲哚類生物分子的識別。
　　 論文分為四章。
　　 第一章:從分子識別機(jī)理角度概述了熒光傳感器在離子識別領(lǐng)域的研究進(jìn)展,并在此基礎(chǔ)上提出論文設(shè)想。
　　 第二章:設(shè)計(jì)合成了一類基于2,2'-聯(lián)吲哚衍生物的化學(xué)傳感器,并借助吸收光譜和熒光光譜考察了乙腈中聯(lián)吲哚衍生物與金屬離子的相互作用。結(jié)果表明,2,2'-聯(lián)吲哚衍化學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)了對Cu2+的高選擇性高靈敏性傳感。乙腈

3、中Cu2+使受體分子的吸收光譜發(fā)生了顯著變化:受體分子的最大吸收逐漸減小并紅移近100 nm,溶液顏色由無色轉(zhuǎn)變成黃色。Hg2+對Cu2+的傳感有一定的干擾,pb2+、Zn2+、Cd2+和Ni2+影響極弱或幾乎無影響。CD光譜、TETA光譜滴定、吸收光譜滴定和EPR的詳細(xì)研究證實(shí)了Cu2+與聯(lián)吲哚傳感分子絡(luò)合繼而將其氧化是產(chǎn)生光譜變化的原因。為了適應(yīng)生物學(xué)應(yīng)用將傳感體系拓展至20％含水體系。等摩爾連續(xù)變化法證實(shí)了bATM和bIM與Cu2

4、+分別按2:1和1:1的計(jì)量比絡(luò)合。聯(lián)吲哚類衍生物的吸光度與Cu2+濃度均成良好的線性關(guān)系,檢測限可達(dá)nM級。該結(jié)果對于構(gòu)建高選擇性高靈敏度識別金屬離子的化學(xué)傳感器具有重要意義。
　　 第三章:基于吲哚環(huán)具有良好的質(zhì)子給體結(jié)構(gòu)單元,能與陰離子形成氫鍵,考察了乙腈和DMSO中聯(lián)吲哚類衍生物與陰離子的相互作用。bATM在乙腈和DMSO中均表現(xiàn)出對F-的選擇性識別。隨著r濃度的增加,bATM的本體熒光逐漸減弱,伴隨長波長處熒光增強(qiáng),且

5、有明顯的等發(fā)射點(diǎn)。而AcO-和H2PO4-不對bATM的光譜產(chǎn)生影響。OH-光譜滴定結(jié)果證實(shí)bATM與F-結(jié)合的過程是一個(gè)脫質(zhì)子的過程。由于DMSO較乙腈更具有接受質(zhì)子的能力,bATM在DMSO中對F-的響應(yīng)比在乙腈中的顯著。此外,還考察了bIM對陰離子的光譜響應(yīng),由于bIM在乙腈中存在分子內(nèi)氫鍵,F-的引入無法破壞這種分子內(nèi)氫鍵,而未能使bIM的光譜產(chǎn)生變化。系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果為構(gòu)建以比例熒光進(jìn)行選擇性識別的多功能聯(lián)吲哚類傳感器提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)

6、。
　　 第四章:利用銅離子在乙腈中的氧化能力和吲哚類生物分子易于被氧化的特點(diǎn),用簡便的方法對吲哚類生物分子(如吲哚乙酸(IAA)、色氨酸(Tryptophan,Trp))進(jìn)行特異性傳感。在乙腈中,Cu2+使IAA的光譜發(fā)生顯著變化。IAA在280 nm處的吸收減小,伴隨長波長(322 nm)吸收增大;以322 nm為激發(fā)波長,在376 nm處產(chǎn)生新的熒光發(fā)射峰。在乙腈中可檢測到5.5×10-6 mol L-1 IAA。Trp和