萘酰亚胺—酰胺离子探针的设计合成及性质研究

发布时间：2017-12-28 21:03

  本文关键词：萘酰亚胺—酰胺离子探针的设计合成及性质研究　出处：《兰州交通大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：近年来,用于检测各种物质的探针及化学传感器以其较短的响应时间和低廉的成本等特点,吸引了许多的关注,而基于离子触发荧光变化设计的探针由于其简易的合成方法以及较低的检测限值更是成为研究的热门,在这其中,具有较大斯托克斯位移,较高荧光量子产率,良好光稳定性等优点的萘酰亚胺类化合物,在阳离子、阴离子及氢离子的检测方面得到了广泛应用。一直以来,各种各样的pH型探针层出不穷,它们大都是基于特定官能团质子化与去质子化引发荧光性质变化的原理设计而成,工作区间大都是pH为6-8的碱性范围或者4-6的弱酸性范围,鲜有能够在低于4的强酸环境下工作的pH型探针。因此,本论文设计以1,8-萘酰亚胺作为荧光团,具有供电子性且易与质子结合的哌嗪基团和酰胺基团为接受基团,合成了八个萘酰亚胺-酰胺类化合物,通过元素分析,紫外光谱,红外光谱,核磁共振,质谱等现代分析手段对其进行了结构表征,并进一步研究它们的光物理性质,氢离子识别性质及可能的作用机理,最后对化合物与DNA之间的相互作用进行了研究。八个化合物如下:1、N-烯丙基-4-(4'-N,N-二(乙酰乙胺)-乙酰胺哌嗪基)-1,8萘酰亚胺(L1)2、N-烯丙基-4-(4'-N,N-二(乙酰丁胺)-乙酰胺哌嗪基)-1,8萘酰亚胺(L2)3、N-烯丙基-4-(4'-N,N-二(乙酰辛胺)-乙酰胺哌嗪基)-1,8萘酰亚胺(L3)4、N-烯丙基-4-(4'-N,N-二(乙酰丁胺)-乙酮哌嗪基)-1,8萘酰亚胺(L4)5、N-烯丙基-4-(4'-N,N-二(乙酰异丁胺)-乙酮哌嗪基)-1,8萘酰亚胺(L5)6、N-(4'-N,N-二(乙酰丁胺))-乙酰胺基-4-烯丙基哌嗪基-1,8萘酰亚胺(L6)7、N-(4'-N,N-二(乙酰辛胺))-乙酰胺基-4-烯丙基哌嗪基-1,8萘酰亚胺(L7)8、N-(4'-N,N-二(乙酰苄胺))-乙酰胺基-4-烯丙基哌嗪基-1,8萘酰亚胺(L8)结构表征证明合成出的化合物即为目标化合物,继而研究了它们的光物理性质,发现探针化合物具有发射绿色荧光的能力,而且荧光强度和荧光量子产率与有机溶剂极性有关,极性越小它们越大。研究改变pH值对化合物紫外吸收性质的影响,发现由碱性逐渐向酸性变化的时候,化合物的紫外吸收强度基本不变而最大吸收波长发生蓝移,摩尔吸光数系数值与斯托克斯位移值也都出现了不同程度的变化,因此说明化合物可对pH值的变化产生响应,接下来研究改变pH值对荧光发射光谱的影响,发现当由碱性逐渐向酸性变化的时候,化合物的荧光发射强度出现了明显的增强,其中L1,L2,L3的最大荧光强度分别增强了32.3,24.53,16.36倍,而L6,L7,L8的最大荧光强度出现了更大幅度的增强达到了78.44,66.06,59.83倍,而且最大荧光强度值与特定区间内的pH值之间存在着良好的线性数学关系。离子竞争实验表明L1-L3,L6-L8对H+的识别基本不会受到其他金属离子存在的干扰即对H+有着优异的选择性。根据化合物分子的结构对识别H+的机理提出了假设,即质子化阻碍了分子中本身存在的光电子转移过程(PET),使得原本荧光很弱的化合物在质子化以后荧光强度发生较大幅度的增强,核磁共振氢谱也被用来对质子化以后的探针进行研究,所得实验数据与课题组的假设相吻合,因此,可以推断合成的萘酰亚胺-酰胺化合物就是一种基于PET过程的离子探针。萘酰亚胺类化合物在生物学领域同样有着重要的应用,因此,化合物的生物活性(与DNA作用)方面的性质也得到了研究,分别进行了紫外滴定光谱,荧光滴定光谱以及黏度测定实验三个方面的研究,实验结果表明化合物与DNA以插入模式相互作用,因此这些萘酰亚胺类化合物在核酸分子探针,分子水平的新药研究方面有着潜在的实际应用。
[Abstract]:In recent years, and probes for the detection of various chemical sensor material characterized by its short response time and low cost, has attracted a lot of attention, while the ion trigger probe fluorescence changes design due to its simple synthesis method and low detection limit value is become a hot research based on the Stokes has a large displacement, high fluorescence quantum yield, 8-naphthalimide compound good light stability and other advantages, has been widely used in the detection of cations, anions and hydrogen ions. All along, pH probe a variety of specific functional groups and most of them are emerge in an endless stream, based on the protonation and deprotonation induced fluorescence properties change and the design principle, working range is mostly pH alkaline range of 6-8 or 4-6 acid, pH type probe rarely can work in less than 4 of the acid environment. Therefore, this paper design 1,8- naphthalimide as fluorophore, with electron donating and easy and proton binding piperazine groups and amide groups for eight groups of naphthalimide amide compounds were synthesized and characterized by elemental analysis, UV, IR, NMR, the structural characterization of the for MS and other modern analysis method, and further study of their photophysical properties, hydrogen ion recognition properties and possible mechanism of action, at the end of the interaction between the compounds and DNA was studied. 鍏�涓�鍖栧悎鐗╁�備福�

本文编号：1347394