基于氧杂蒽结构荧光探针的设计合成及应用研究

发布时间：2020-09-27 14:46

　　荧光探针检测技术具有操作简单、选择性好、灵敏度高、响应迅速、成本低等优点,在对于离子检测的环境分析和生物分析中应用广泛,成为分析化学研究领域的热点之一,近年来发展迅速。本文基于不同的荧光探针识别机理,以罗丹明、荧光素等荧光染料为原料设计合成了几种荧光探针,用于对饮用水和生物活体细胞中Cr~(3+)、Al~(3+)、F~-、Cu~(2+)、H~+等几种离子进行检测,主要研究内容如下:(1)基于罗丹明-冠醚共轭体系,通过席夫碱反应设计合成了一种用于检测Cr~(3+)的荧光探针RhC。在DMF/H_2O(3:7,v/v;PBS缓冲液50 mmol/L;pH=6.8)溶液中,在其他20种常见金属离子共存的情况下对Cr~(3+)具有良好的选择性,最低检出限为1.5μmol/L(S/N=3)。通过Job's点曲线和高分辨质谱(HR-MS)确定RhC和Cr~(3+)配位的化学计量比为1:2。利用该探针对饮用水中的Cr~(3+)进行检测,在加标浓度为10.00μmol/L的样品中,回收率为104.9%~106.9%,并且检测结果与原子吸收光谱法(AAS)一致。此外,探针RhC还可用于活体细胞中Cr~(3+)的生物成像。(2)基于荧光素,设计合成了一种水溶性可逆荧光探针Flu-Py,用于检测Al~(3+)和F~-。在Tris-HCl(10 mmol/L,pH=7.0)水溶液中对Al~(3+)和F~-检测的线性范围分别为0~10μmol/L和0~30μmol/L,灵敏度高,选择性好,最低检出限分别为0.092μmol/L和0.112μmol/L(S/N=3)。通过Job's点曲线确定Flu-Py和Al~(3+)配位的化学计量比为1:1。用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)验证了探针与Al~(3+)的配合模式和识别机理。此外,探针Flu-Py还可用于活体细胞中Al~(3+)和F~-的生物成像。(3)基于罗丹明B,设计合成了一种新型水溶性的可逆荧光探针RBA,用于检测Cu~(2+)。在CH_3CN/H_2O混合溶液(3:7,v/v;HEPES缓冲溶液50 mmol/L;pH=7.4)中,在其他10种常见金属离子共存的情况下对Cu~(2+)具有良好的选择性,检测线性范围为0~15.00μmol/L,最低检出限为0.085μmol/L(S/N=3)。通过Job's点曲线确定RBA和Cu~(2+)配位的化学计量比为1:1,用密度泛函理论(DFT)验证了探针与Cu~(2+)的配合模式和识别机理。利用该探针对饮用水中Cu~(2+)进行检测,在加标浓度为10.00μmol/L的样品中,回收率为100.8%~101.1%,并且检测结果与原子吸收光谱法(AAS)一致。此外,探针RBA还可用于活体细胞中Cu~(2+)的生物成像。(4)基于荧光素和罗丹明6G,设计合成了一种水溶性可逆的荧光探针Flu-Rh,用于检测H~+。该探针基于荧光共振能量转移机理(FRET),在CH_3CN-H_2O混合溶液(1:1,v/v;Britton Robinson缓冲溶液,pH=2.5-7.5)中,在其他20种常见金属离子共存的情况下对H~+具有良好的选择性。用密度泛函理论(DFT)验证了探针与H~+的识别机理。利用该探针对化工厂污水和糖尿病患者尿液中H~+的浓度进行了检测。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O657.3
【部分图文】：

荧光光谱,开环反应,金属离子,荧光光谱

1针的选择性查荧光探针性能的一个重要参数。将 20 种金属离子溶液加入在相同的实验条件下测定混合物的荧光光谱。如图 5.12 所示显变化，这表明20种金属离子均不能诱导Flu-Rh发生开环反应

【参考文献】