雙功能熒光探針的合成及其對汞離子和硫醇的識別性能研究.pdf

1、香豆素類熒光基團具有熒光量子產(chǎn)率高、Stokes位移大、光物理和光化學性質(zhì)可調(diào)以及光穩(wěn)定性好等優(yōu)點,是熒光探針分子設計中的優(yōu)秀候選熒光團。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）涉及至關重要的細胞過程，包括氧化還原平衡和細胞的成長。汞在自然界中分布量極小卻又分布廣泛，環(huán)境中的無機汞轉(zhuǎn)化為有機汞被生物體吸收后，又會通過食物鏈富集在較高階層的動物體內(nèi)，繼而對人體健康造成一定的危害。因此，對于硫醇

2、類化合物和汞離子的識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展和機理，并進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用進展以及它們的合成方法。
　　本文設計合成了多種以4-甲基-7-羥基香豆素、3-乙酰基-7-羥基香豆素和3-羥基-6H-苯并[b,d]吡喃-6-酮為母體的ABCDE五個系列的香豆素熒光探針。

3、A系列是以硫羰基作為汞離子識別基團，苯磺酸酯類衍生物作為硫醇識別基團；B系列利用苯肼反應生成酰腙類香豆素作為識別汞離子的基團，苯磺酸酯類衍生物作為硫醇識別基團；由于汞離子可以與雙鍵、三鍵發(fā)生作用，硫醇可以與甲?；曹椣N發(fā)生作用，基于此原理設計合成了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?；鶃韺崿F(xiàn)對汞離子和硫醇分子的識別。本文對以上五個系列的熒光探針分子的合成條件進行了探索，找到了最佳反應條件。利用IR、1

4、H NMR、13C NMR和MS對合成的新化合物的結(jié)構(gòu)進行了表征。
　　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)射光譜為測試手段，對其檢測汞離子和硫醇分子的選擇性、靈敏度、響應時間、檢測機理以及探針的酸堿耐受性進行了研究。測試結(jié)果表明在激發(fā)波長為320 nm，溶液中溶液中乙腈與水的比例為8:2時，探針A2（20μM）的熒光強度達到最大，最大熒光發(fā)射波長為451 nm，并且加入的Hg2+為0.6當量時，熒光

5、發(fā)射波長增強2倍。在激發(fā)波長為445 nm時，甲硫酚使探針A2（20μM）熒光強度增加了14倍，半胱氨酸（Cys）使探針A2（20μM）熒光強度增加了4.5倍，并且探針A2與甲硫酚響應時間非常短，1 min內(nèi)就可以響應完全。探針A2對甲硫酚的靈敏度非常高，當加入甲硫酚只有0.125當量時，探針A2（20μM）的熒光強度就增強了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）選擇性對照實驗中，只有Cys能夠明顯增強探針A2的熒光強度，其他小分子化合物對其不受影響。在激發(fā)波長為272 nm時，溶液中乙醇與水的比例為1:9時，探針E1（20μM）熒光強度達到最大，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的最大熒光強度峰由458 nm處藍移到400 nm處，并且加入0.6當量的Hg2+就可以發(fā)生明顯的藍移，而其他離子，比如：Ca2+、 Cu2+、 Zn2+、C