基于罗丹明B与8-羟基喹啉衍生物的新型阳离子荧光分子探针的合成及性能研究
发布时间:2017-11-01 12:25
本文关键词:基于罗丹明B与8-羟基喹啉衍生物的新型阳离子荧光分子探针的合成及性能研究
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【摘要】:过渡金属离子在化学、生命、医学等科学领域扮演重要角色,因而对溶液中存在地过渡金属的检测是分析化学领域重要的使命。荧光分子探针可以将识别的信息基团转变为能被检测的荧光信号,具有灵敏度高、选择性好等优点,因此当前开发出识别性能优异的荧光传感器得到了越来越多的重视。8-羟基喹啉作为一类被广泛应用于荧光分子探针中重要的金属离子螯合剂,其机理主要是其与金属离子结合的过程能够阻断自身分子内激发态质子转移(ESIPT),因而致使体系的荧光强度增强。第二章中我们将一种在Hg~(2+)诱导下产生相应呋喃环结构的反应机制引入到8-羟基喹啉基团中,设计合成了能专一识别Hg~(2+)的反应型探针分子H1。研究结果表明:荧光发射光谱图证明该探针只能专一识别Hg~(3+),其余阳离子对Hg~(2+)的识别无干扰。在中性溶液中滴加5equiv. Hg2会导致荧光强度在432nm处增强70倍且体系完全反应需要4h。最后经核磁滴定知,H1与Hg~(2+)作用后生成了新的化合物Hg-H1。罗丹明B是一类常用的荧光载体,其最大的优点是摩尔消光系数大,荧光量了产率高,成本低等。第三章中同样把Hg~(2+)诱导下产生吠喃环结构的反应机制引入到罗丹明B基团中,设计合成了两种相对应的新型探针H2、H3;此外又根据罗丹明类衍生物结构的独特性,设计合成了两种对应的新型探针H4、H5,期待其能高选择性的识别Fe~(3+)。研究结果显示:Hg~(2+)不能预期使探针H2的内酰胺环结构发生开环,且在Hg~(2+)诱导下呋喃环结构也没形成,但却发现Fe~(3+)能使探针H2在λcm=581 nm处荧光强度显著增强,说明内酰胺结构发生了开环:随着Fe~(3+)滴加,1min内溶液颜色立即有无色变为桃红色,灵敏度高且实现了裸眼识别;随后加入AcO-,溶液荧光强度迅速降低且颜色变浅,说明探针H2与Fe~(3+)的识别过程是可逆的。此外除Cu~(2+)有微弱干扰外,其余阳离子对Fe~(3+)识别无干扰。通过光谱滴定,Job's法测定探针H2对Fe~(3+)的络合常数为2.9×104M-1,络合比为1:1,3a/slope原理测定H2对Fe~(3+)的检测极限约为6.04 x 10~(-8) mol/L,比很多已经报道的Fe~(3+)荧光探针都要灵敏;同时测得H2-Fe~(3+)络合体对AcO-的检测极限约为7.51×10~(-8)mol/L。最后探针H2能成功地在小白鼠巨噬细胞(Ana-1)中荧光成像,表明其具有较好的膜渗透性和低毒性以及应用到生命体系中做离子识别的潜在价值。相比明星探针H2,探针H3、H4、H5选择性识别离子的能力较差;探针H4能同时选择性的识别Fe~(3+)和Cr~(3+),但对两者的识别能力相当,不易区分;探针H3和H5几乎没有识别能力,因而实际应用价值不高。
【关键词】:合成 荧光分子探针 8-羟基喹啉 Hg~(2+) 罗丹明B Fe~(3+) AcO~-
【学位授予单位】:上海应用技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O657.3
【目录】:
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第一章 绪论10-21
- 1.1 荧光10-11
- 1.1.1 荧光机理的研究10
- 1.1.2 荧光分子结构与荧光性质的关系10-11
- 1.2 荧光探针原理11-15
- 1.2.1 分子内电荷转移(ICT)11-12
- 1.2.2 光诱导电子转移机理(PET)12-14
- 1.2.3 荧光共振能量转移(FRET)14-15
- 1.2.4 激基缔合物(Excimer/Exciplex)15
- 1.3 各种类型的有机荧光载体在设计探针分子中的应用15-20
- 1.3.1 基于罗丹明体系的荧光分子探针16-18
- 1.3.2 基于8-羟基喹啉体系的荧光分子探针18-20
- 1.4 本论文的选题意义及研究内容20-21
- 第二章 基于8-羟基喹啉为载体的汞离子荧光分子探针的合成与性能研究21-29
- 2.1 引言21
- 2.2 设计思路21
- 2.3 目标分子合成路线21-22
- 2.4 实验部分22-23
- 2.4.1 实验所有试剂与设备22-23
- 2.4.2 中间体及目标产物的合成23
- 2.5 探针H1的荧光光谱测试方法23-24
- 2.6 实验结果与讨论24-28
- 2.6.1 探针H1对汞离子的的选择性测试24-25
- 2.6.2 阳离子对汞离子识别的干扰测试25-26
- 2.6.3 时间对汞离子识别荧光强度影响测试26
- 2.6.4 pH值的缓冲溶液对汞离子影响测试26
- 2.6.5 探针H1对汞离子的定量测试26-27
- 2.6.6 探针H1对汞离子反应识别机理研究27-28
- 2.7 本章小结28-29
- 第三章 基于罗丹明B的FE~(3+)荧光分子探针的合成与性能研究29-51
- 3.1 引言29
- 3.2 设计思路29-30
- 3.3 目标分子合成路线30
- 3.4 实验部分30-36
- 3.4.1 实验所有试剂与设备30-32
- 3.4.2 中间体及目标产物的合成32-35
- 3.4.3 探针的紫外光谱与荧光光谱的性能测试35
- 3.4.4 Benesi-Hidebrand方程与Job's法确定探针与阳离子络合比的原理35-36
- 3.4.5 比色法测定探针对细胞的毒理性影响36
- 3.4.6 细胞荧光成像实验36
- 3.5 实验结果与讨论36-50
- 3.5.1 探针H2、H3、H4、H5分别对阳离子的紫外与荧光选择性分析与讨论36-39
- 3.5.2 溶剂配比值对探针H2与Fe~(3+)反应的影响39
- 3.5.3 探针分子H2对Fe~(3+)的荧光滴定实验测试39-40
- 3.5.4 pH值对探针分子H2与Fe~(3+)反应的荧光性质影响研究40-41
- 3.5.5 背景阳离子对Fe~(3+)选择性识别的干扰实验测试41
- 3.5.6 探针H2与Fe~(3+)的结合常数与检测极限的计算41-43
- 3.5.7 探针H2对Fe~(3+)识别的可逆性研究43-45
- 3.5.8 探针H2与Fe~(3+)的结合比测定和机理研究45-46
- 3.5.9 探针H2对Fe~(3+)的荧光强度变化速率图46-47
- 3.5.10 探针H2在实验试纸中的简单应用47
- 3.5.11 探针H2在小白鼠巨噬细胞(Ana-1)的荧光成像实验47-50
- 3.6 本章小结50-51
- 第四章 结论51-52
- 参考文献52-56
- 致谢56-57
- 附录1 攻读学位期间所发表的学术论文57
- 附录2 目标化合物的核磁与高分辨图谱57-63
本文编号:1126836
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