二吡咯甲烷類衍生物的制備、表征以及相關性能的研究.pdf

1、氟硼二吡咯甲川類(BODIPY)熒光探針由于其具有光譜性能穩(wěn)定、化學性能穩(wěn)定、光譜靈敏度高、較高的熒光量子產率、較高的環(huán)境穩(wěn)定性、較好的細胞穿透能力和對生物細胞組織較小的毒性、良好的溶解性等特點被廣泛應用于生物醫(yī)學、食品及環(huán)境分析中。因此設計與合成BODIPY類熒光探針分子成為研究生物醫(yī)學熒光探針的熱點。二吡咯甲烷類衍生物在有機合成中有著非常重要的應用，是合成BODIPY、corrole、dipyrrin以及porphyrin類衍生物的

2、重要前驅體。因此基于二吡咯甲烷為前軀體發(fā)展高效的BODIPY的合成方法有重要的意義。
　　本論文系統(tǒng)的總結了二吡咯甲烷的合成方法以及BODIPY熒光探針在檢測離子和分子上的研究進展，設計和合成了4個二吡咯甲烷化合物和其對應的4個BODIPY熒光探針;進一步制備了4個二吡咯甲烷Zn(Ⅱ)配合物和氟硼吡咯類鋅配合物(BDAZn);用元素分析、核磁和質譜等方法對化合物的結構進行了表征。發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯(GO)和BDAZn的復合物能高效的檢

3、測BSA含量，建立了一種檢測商業(yè)牛奶中蛋白含量的方法。合成了一種新型熒光性能穩(wěn)定的核酸納米銀(DNA-Ag)，探索了BDAZn和抗腫瘤活性銅配合物(LCu)對DNA-Ag的插入作用，發(fā)現(xiàn)DNA-Ag能夠很好的取代EB-CTDNA，是一種新型環(huán)境友好和低毒性非標記性熒光核酸，可運用于研究配合物與DNA的作用。本論文的主要創(chuàng)新點如下:
　　(1)合成BODIPY的方法有兩種，與傳統(tǒng)合成方法不同的是本文首次采用二吡咯甲烷類衍生物分步法合

4、成氟硼吡咯類化合物，先加入三氟化硼乙醚溶液后氧化成BODIPY結構，而傳統(tǒng)的方法是先把二吡咯甲烷氧化后再加入三氟化硼乙醚溶液，本文優(yōu)化了合成二吡咯甲烷類衍生物的工藝條件，并且提高了合成BODIPY的產率。其中5-4氟苯基二吡咯甲烷和它對應的氟硼吡咯(F-BODIPY)為首次報道。
　　(2)通過一鍋法和分步法用二吡咯甲烷作為原料合成了4個Zn(Ⅱ)配合物，表征了鋅配合物的結構，研究了兩種方法合成的產物形成機制。發(fā)現(xiàn)二吡咯甲烷與鋅(

5、Ⅱ)鹽以2∶1的方式結合即形成二個二吡咯甲烷和一個Zn(Ⅱ)進行配位的產物，而氧化的二吡咯甲烷與Zn(Ⅱ)以1∶1的方式進行配位。光譜研究表明鋅配合物具有很好的光學性能。
　　(3)我們發(fā)現(xiàn)了一種基于化學傳感的高度靈敏和高選擇性的氟硼吡咯鋅(Ⅱ)化合物和氧化石墨烯(GO)形成的復合物(BDAZn-GO)，發(fā)展了一種高效的檢測血清白蛋白(BSA)含量的方法。研究表明在該復合體系中，當GO-BDAZn的質量比為1∶5的時候，BDAZn

6、的在發(fā)射波長為508 nm處的熒光被GO完全淬滅，而BDAZn-GO復合體系的熒光隨BSA含量增加熒光強度不斷增強和熒光衰減時間不斷增加的響應。我們還發(fā)現(xiàn)BDAZn-GO復合體系不但可以單獨檢測純的BSA含量，而且也可以用來檢測商業(yè)牛奶和商業(yè)發(fā)酵乳里面的蛋白含量，檢測范圍為0.0714 mg/mL到1.25 mg/mL。深入研究了復合物與BSA作用機制，發(fā)現(xiàn)BSA的疏水基團和金屬結合位點，使BSA可以把BDAZn從BDAZn-GO復合體

7、系中解離出來形成穩(wěn)定的親水性的熒光納米小球，而且形成的親水性的熒光納米小球可以作為線粒體中的HepG-2的細胞成像。
　　(4)銅(Ⅱ)配合物的生物活性和毒性不同于自由的銅(Ⅱ)離子。為了設計一種在評估銅(Ⅱ)配合物與DNA的插入作用的方法，我們使用在5'和3'兩端用CTACGTGCT加以修飾的含C3-A單元的核酸適配體作為模板，合成了一種新型熒光探針AgNC53(5'-TCGTGCATC-C3AC3AC3G3C3A-CTACGT

8、GCT-3')。其在發(fā)射波長為617 nm處DNA-Ag的熒光量子產率為0.93，是一種穩(wěn)定的熒光核酸銀。深入探索其與銅(Ⅱ)、鋅(Ⅱ)配合物的作用。發(fā)現(xiàn)其對自由銅(Ⅱ)離子、鋅(Ⅱ)離子和互補序列核酸適配體響應較弱，而對含有π共軛配體的鋅(Ⅱ)和銅(Ⅱ)配合物的作用更加敏感。熒光滴定法和圓二色光譜(CD)法顯示該鋅(Ⅱ)和銅(Ⅱ)配合物對AgNC53的插入作用能使得構象從三重構造形式變?yōu)榉聪蚱叫械乃木垠w形式。AgNC53對銅(Ⅱ)或者