基于鄰菲羅啉基團(tuán)的熒光化學(xué)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(xué)反應(yīng)，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(dòng)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(dāng)它們的濃度偏離正常值時(shí)會(huì)影響人類的健康。還有一些是非必須的甚至是對(duì)生命體有害的，當(dāng)其濃度在人體中積累超過一定程度便會(huì)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(zhǔn)確

2、而有效的測定這些離子和生物活性小分子的濃度，對(duì)預(yù)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(guān)重要的意義。同時(shí)，熒光化學(xué)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(yīng)時(shí)間而備受青睞。近年來，基于各種基團(tuán)的熒光化學(xué)傳感器被大量的合成出來，但是基于鄰菲羅啉基團(tuán)的傳感器并不多見。鄰菲羅啉基團(tuán)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(yīng)用作為DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)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(xué)傳感器具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義和潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文基于鄰菲羅啉基團(tuán)設(shè)計(jì)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(duì)苯甲基-4，5-咪唑并-1，10-鄰菲羅啉(C1)、C1-Zn2+體系以及2-對(duì)苯甲醛-4，5-咪唑并-1，10-鄰菲羅啉(PIPIP)分別可以特異性識(shí)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(shí)別Zn2+的熒光化學(xué)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(qiáng)的綠色熒光，熒光強(qiáng)度幾乎增強(qiáng)了200倍，Sokes位移達(dá)到205nm從而避免了激發(fā)光源對(duì)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(yīng)摩爾比為1∶1，這也通過工作曲線實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)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(jī)制

5、。同時(shí)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(yīng)用于細(xì)胞中Zn2+的標(biāo)記。
　　2、發(fā)展了一種能在全水溶劑中特異性識(shí)別Cu2+的探針體系。在C1-Zn2+體系中，微量的Cu2+的即可導(dǎo)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(guān)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(dǎo)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(shí)，淬滅程度與Cu2+在一定濃度范圍內(nèi)線性相關(guān)。Cu2+對(duì)體系熒光淬滅機(jī)制以靜態(tài)淬滅為主，同時(shí)伴有動(dòng)態(tài)淬滅。
　　3、發(fā)展了一種在DMSO溶劑中可以識(shí)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(qiáng)的藍(lán)光，當(dāng)其與D-3-羥基丁酸作用后體系發(fā)出綠色熒光，同時(shí)，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(duì)響應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了研究，初步認(rèn)定是PIPIP與D-3-羥基丁