基于鄰菲羅啉基團的熒光化學傳感器研究.pdf

1、人類的生命過程中發(fā)生著各種各樣的生物化學反應，其中許多的生理過程需要金屬離子以及生物小分子的參與，這些金屬離子和生物小分子由于其特殊的生理功能而廣泛的存在于生命體系中并在人類的生命活動中扮演著重要的作用。其中有些是人體所必須的，其濃度在生理環(huán)境中維持在一定的范圍內(nèi)，當它們的濃度偏離正常值時會影響人類的健康。還有一些是非必須的甚至是對生命體有害的，當其濃度在人體中積累超過一定程度便會引起一系列的疾病，給病人及其家庭帶來極大的危害。因而準確

2、而有效的測定這些離子和生物活性小分子的濃度，對預防和治療由于這些離子或者生命活性小分子的濃度偏離正常值而引起的各種疾病有著至關重要的意義。同時，熒光化學傳感器由于其靈敏度高、選擇性好、檢測方便快捷和有較短的響應時間而備受青睞。近年來，基于各種基團的熒光化學傳感器被大量的合成出來，但是基于鄰菲羅啉基團的傳感器并不多見。鄰菲羅啉基團作為分子較早被合成出來的生物配體，其配合物已經(jīng)被廣泛的應用作為DNA二級結構的探針。已經(jīng)被證明具有較低的毒性和

3、較好的膜通透性，因此發(fā)展基于鄰菲羅啉的熒光化學傳感器具有很重要的現(xiàn)實意義和潛在的應用價值。
　　本論文基于鄰菲羅啉基團設計合成了幾種用來檢測生命體系中金屬離子和生物小分子的熒光探針:亞硒酸合-2-對苯甲基-4，5-咪唑并-1，10-鄰菲羅啉(C1)、C1-Zn2+體系以及2-對苯甲醛-4，5-咪唑并-1，10-鄰菲羅啉(PIPIP)分別可以特異性識別Zn2+、Cu2+和D-3-羥基丁酸。具體工作如下:
　　1、合成了一種在全

4、水溶液條件下可以特異性識別Zn2+的熒光化學傳感器C1，并得到了化合物的單晶衍射數(shù)據(jù)。該化合物在水溶劑中幾乎沒有熒光，隨著Zn2+的不斷加入，在500nm處表現(xiàn)出很強的綠色熒光，熒光強度幾乎增強了200倍，Sokes位移達到205nm從而避免了激發(fā)光源對熒光發(fā)射的干擾。通過熒光滴定曲線求出平衡鍵合常數(shù)為8.5*106M-1，反應摩爾比為1∶1，這也通過工作曲線實驗得到驗證。通過熒光光譜、紫外可見光譜、質(zhì)譜，研究了C1與Zn2+的作用機制

5、。同時C1具有較好的膜通透性和較低的生物毒性，我們成功地將其應用于細胞中Zn2+的標記。
　　2、發(fā)展了一種能在全水溶劑中特異性識別Cu2+的探針體系。在C1-Zn2+體系中，微量的Cu2+的即可導致體系熒光的淬滅，并在一定濃度范圍內(nèi)，熒光的淬滅程度與Cu2+濃度呈線性關系。這一淬滅過程可能與Cu2+加入后與C1配位，從而改變了C1的微環(huán)境所導致的。通過紫外可見吸收光譜我們發(fā)現(xiàn)，最大收峰從298nm紅移到304nm，這也證明了C1

6、的微環(huán)境發(fā)生了改變。同時，淬滅程度與Cu2+在一定濃度范圍內(nèi)線性相關。Cu2+對體系熒光淬滅機制以靜態(tài)淬滅為主，同時伴有動態(tài)淬滅。
　　3、發(fā)展了一種在DMSO溶劑中可以識別D-3-羥基丁酸的探針分子PIPIP，該化合物在DMSO溶劑中發(fā)出很強的藍光，當其與D-3-羥基丁酸作用后體系發(fā)出綠色熒光，同時，體系的顏色由原來的無色變?yōu)辄S色。通過紫外可見光譜、1HNMR譜、熒光光譜對響應機制進行了研究，初步認定是PIPIP與D-3-羥基丁