基于Schiff碱骨架的金属阳离子荧光探针的合成及光谱性质研究
发布时间：2021-02-07 15:02
Schiff碱,是指具有-C=O的化合物与含有-NH2的化合物在一定条件下反应生成具有亚胺基团的一类化合物,因其具有-C=N-结构,易自由转动因而经常没有荧光性质或呈现出较弱的荧光性质。其结构中的N原子带有一对孤对电子,提供了富电子环境。因为-C=N-的异构化和N上具有的一对孤对电子,其可以参与金属离子的配位,并在可见光范围内具有光稳定性好,荧光性强,而广受好评。并且Schiff碱类化合物在药物研究,生物医疗,抗菌消毒等方面应用广泛。除此之外通过改变侧链的连接基团会使其具有不同的光谱性质,引入羟基,甲氧基等可以提供孤对电子的基团使其可以和特定的金属离子配位,从而能对特定的金属离子有颜色或荧光响应的变化,以达到识别特定金属阳离子的目的。首先概述了Schiff碱类化合物作为探针应用的发展情况,并利用实验室现有的苯并吡喃-2-酮、4-甲基-7-羟基苯并吡喃-2-酮为原料,及水杨醛衍生物设计合成出四个可以用于识别金属阳离子的荧光探针。由于合成的Schiff类化合物均含有可以提供孤对电子的官能团（羟基,甲氧基）,因此容易与特定的过渡金属离子发生配位,从而导致荧光性质上的改变,进一步研究各个探针对...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年HouShicong课题组设计的Pd2+探针
基于Schiff碱骨架的金属阳离子荧光探针的合成及光谱性质研究-4-的Pd2+，检测限低至41.5nM。通过在HeLa细胞中Pd2+荧光成像实验表明，该传感器可以穿透细胞膜并有效检测细胞内的Pd2+。图1.12018年HouShicong课题组设计的Pd2+探针如图1.2,2019年，WangEnju课题组设计并合成了一种基于香豆素Schiff碱化合物的Cu2+“开启”荧光探针[24]，用于在两种不同的介质中以不同的传感机制识别Cu2+。在无水乙腈中，该探针对Cu2+的强烈荧光响应主要归因于螯合增强效应CHEF，以及抑制了C=N的异构化。此外，在防止由Cu2+诱导产生的荧光猝灭效应中供体S原子的存在是不可或缺的。在乙腈水溶液中，该传感器可以高度选择性地感测Cu2+，这归因于Cu2+促进的环化反应产生了强荧光环化产物2所导致的。所提出的环化反应猜想由2的单晶结构证实。此外，该传感器具有良好的细胞内检测Cu2+的优异性能。图1.22019年WangEnju课题组设计的Cu2+“开启”荧光探针如图1.3，2018年LiHua课题组报告了一个基于Schiff碱（SB）和其互补质子化席夫碱（PSB）的部花青染料之间独特的荧光OFF-ON转换的硒醇开启荧光探针[25]。通常硒醇的荧光开启探针是通过其去除保护荧光团来实现的，但这种保护/去保护策略不易用于没有共轭官能团（例如花青染料）的π电子系统。为了在这些染料中安装这种开启传感机制，应该采用新的策略。因而该课题组设计了此探针，是由部花青席夫碱荧光团和
兰州交通大学硕士学位论文-5-2,4-二硝基苯磺酰胺部分组成，而特定的反应可以除去在探针亚胺基团附近的吸电子取代基，作为识别位点其可与硒醇反应，由于反应前后电子性质的变化，它将引起部花青希夫碱pKa位移，这进一步导致染料的光学性质发生显著变化。通过Sec选择性去除强吸电子2,4-二硝基苯磺酰基实现MC-Sec的荧光开启响应，从而导致探针的亚胺氮的pKa从6.40变为9.04。MC-Sec对Sec具有良好的选择性和灵敏度，已通过荧光显微镜共聚焦应用于活细胞中外源性和内源性Sec的成像。通过采用这种简单有效的pKa转换策略，所提出的机制可用于开发针对其他靶分子的探针。图1.32018年LiHua课题组开发的一个基于部花青染料的OFF-ON硒醇开启荧光探针如图1.4，2019年ZhangJinglai课题组设计合成了基于Schiff碱基的近红外（NIR）Al3+荧光探针[26]，以扩展其在生物系统中的应用。通过结合苯并喹啉单元和水杨醛酰基设计了两种新的Schiff碱衍生物。并对先前的Al3+探针进行理论模拟。通过对新设计的分子采用合适的理论分析方法，进一步验证了其结合方式的合理性。并且发现了新分子对Al3+具有很高的选择性，它们相应的Al3+配合物可以发射NIR荧光。认为它们有望成为潜在的NIRAl3+荧光探针。图1.42019年ZhangJinglai课题组设计合成了一个近红外（NIR）Al3+荧光探针
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于香豆素的钴离子荧光探针的合成及性能[J]. 代永莲,贾宏敏,李瑾,金佳一,胡文博,张新宇,朱珮珣. 辽宁科技大学学报. 2019(04)
[2]基于激发态分子内质子转移（ESIPT）原理的反应型荧光探针研究进展[J]. 王瑞祥,赖晓静,邱观音生,刘晋彪. 有机化学. 2019(04)
[3]一种基于萘酰亚胺染料的钴离子荧光探针的合成及性能[J]. 程潇,高爱芹,陈煌煌,谢孔良,侯爱芹. 印染. 2018(23)
[4]聚集诱导发光材料在生物成像、疾病诊断及治疗的应用[J]. 江美娟,郭子健,唐本忠. 科技导报. 2018(22)
[5]核酸荧光探针在单细胞成像中的应用研究[J]. 贾永梅,娄筱叮,夏帆. 分析化学. 2018(09)
[6]香豆素基Schiff碱类化合物的合成及抗氧化性能[J]. 丰翠,闵曼,谢蓉蓉,任建辉,陈琳. 应用化学. 2018(05)
[7]新型喹啉类Zn2+探针的合成及细胞成像研究[J]. 匡红波,王忠龙,张燕,徐徐,谷文,王石发. 精细化工. 2018(06)
[8]一种新型Co2+荧光探针的合成及其性能研究[J]. 田林,黄天姿,盛风涛,刘冬妮,于浩,朱凤娟,李同祥. 化学试剂. 2016(10)
[9]溶酶体荧光探针研究新进展[J]. 李美含,王宇童,刘广建,吕海娟,邢国文. 有机化学. 2017(02)
[10]线粒体荧光探针研究新进展[J]. 李杨洁,吕子奇,刘敏,邢国文. 有机化学. 2016(05)
博士论文
[1]新型荧光探针设计及其在环境相关生物活性分子的成像分析研究[D]. 韩潇玥.中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所) 2018
[2]基于香豆素检测硫醇的荧光生物传感器研究[D]. 谌春阳.兰州大学 2018
[3]罗丹明类比率型荧光探针构建及生物传感应用[D]. 韩翔.西北农林科技大学 2018
[4]新型有机荧光探针的设计合成和生物成像研究[D]. 张博.吉林大学 2017
[5]荧光探针的制备及生物成像应用[D]. 王士国.北京化工大学 2016
[6]分子荧光探针的设计、合成以及对生物小分子的可视化检测与成像[D]. 张瑞龙.中国科学技术大学 2016
[7]基于花菁骨架近红外荧光探针的设计及成像应用[D]. 张健健.兰州大学 2016
[8]用于细胞分析的新型荧光探针的设计、合成及传感性能研究[D]. 吴永祥.湖南大学 2015
[9]荧光探针性能改进新策略及其应用研究[D]. 杨盛.湖南大学 2014
[10]基于ICT发光机理的有机荧光探针的设计、合成及应用研究[D]. 李宏达.延边大学 2014
硕士论文
[1]席夫碱型苯基氮杂冠醚光化学传感器对金属离子的识别及传感性能研究[D]. 董广翠.内蒙古师范大学 2019
[2]钴、亚铁和亚硫酸盐的生物发光检测技术研究[D]. 马林.山东大学 2018
[3]反应型有机荧光探针的合成及传感性能研究[D]. 王少单.吉林大学 2015
[4]有机小分子荧光探针的合成及性能研究[D]. 刘晓东.苏州大学 2014
[5]新型偶氮类衍生物的合成及对阴离子识别性能的研究[D]. 颜农平.兰州交通大学 2013
本文编号：3022404
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年HouShicong课题组设计的Pd2+探针
基于Schiff碱骨架的金属阳离子荧光探针的合成及光谱性质研究-4-的Pd2+，检测限低至41.5nM。通过在HeLa细胞中Pd2+荧光成像实验表明，该传感器可以穿透细胞膜并有效检测细胞内的Pd2+。图1.12018年HouShicong课题组设计的Pd2+探针如图1.2,2019年，WangEnju课题组设计并合成了一种基于香豆素Schiff碱化合物的Cu2+“开启”荧光探针[24]，用于在两种不同的介质中以不同的传感机制识别Cu2+。在无水乙腈中，该探针对Cu2+的强烈荧光响应主要归因于螯合增强效应CHEF，以及抑制了C=N的异构化。此外，在防止由Cu2+诱导产生的荧光猝灭效应中供体S原子的存在是不可或缺的。在乙腈水溶液中，该传感器可以高度选择性地感测Cu2+，这归因于Cu2+促进的环化反应产生了强荧光环化产物2所导致的。所提出的环化反应猜想由2的单晶结构证实。此外，该传感器具有良好的细胞内检测Cu2+的优异性能。图1.22019年WangEnju课题组设计的Cu2+“开启”荧光探针如图1.3，2018年LiHua课题组报告了一个基于Schiff碱（SB）和其互补质子化席夫碱（PSB）的部花青染料之间独特的荧光OFF-ON转换的硒醇开启荧光探针[25]。通常硒醇的荧光开启探针是通过其去除保护荧光团来实现的，但这种保护/去保护策略不易用于没有共轭官能团（例如花青染料）的π电子系统。为了在这些染料中安装这种开启传感机制，应该采用新的策略。因而该课题组设计了此探针，是由部花青席夫碱荧光团和
兰州交通大学硕士学位论文-5-2,4-二硝基苯磺酰胺部分组成，而特定的反应可以除去在探针亚胺基团附近的吸电子取代基，作为识别位点其可与硒醇反应，由于反应前后电子性质的变化，它将引起部花青希夫碱pKa位移，这进一步导致染料的光学性质发生显著变化。通过Sec选择性去除强吸电子2,4-二硝基苯磺酰基实现MC-Sec的荧光开启响应，从而导致探针的亚胺氮的pKa从6.40变为9.04。MC-Sec对Sec具有良好的选择性和灵敏度，已通过荧光显微镜共聚焦应用于活细胞中外源性和内源性Sec的成像。通过采用这种简单有效的pKa转换策略，所提出的机制可用于开发针对其他靶分子的探针。图1.32018年LiHua课题组开发的一个基于部花青染料的OFF-ON硒醇开启荧光探针如图1.4，2019年ZhangJinglai课题组设计合成了基于Schiff碱基的近红外（NIR）Al3+荧光探针[26]，以扩展其在生物系统中的应用。通过结合苯并喹啉单元和水杨醛酰基设计了两种新的Schiff碱衍生物。并对先前的Al3+探针进行理论模拟。通过对新设计的分子采用合适的理论分析方法，进一步验证了其结合方式的合理性。并且发现了新分子对Al3+具有很高的选择性，它们相应的Al3+配合物可以发射NIR荧光。认为它们有望成为潜在的NIRAl3+荧光探针。图1.42019年ZhangJinglai课题组设计合成了一个近红外（NIR）Al3+荧光探针
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于香豆素的钴离子荧光探针的合成及性能[J]. 代永莲,贾宏敏,李瑾,金佳一,胡文博,张新宇,朱珮珣. 辽宁科技大学学报. 2019(04)
[2]基于激发态分子内质子转移（ESIPT）原理的反应型荧光探针研究进展[J]. 王瑞祥,赖晓静,邱观音生,刘晋彪. 有机化学. 2019(04)
[3]一种基于萘酰亚胺染料的钴离子荧光探针的合成及性能[J]. 程潇,高爱芹,陈煌煌,谢孔良,侯爱芹. 印染. 2018(23)
[4]聚集诱导发光材料在生物成像、疾病诊断及治疗的应用[J]. 江美娟,郭子健,唐本忠. 科技导报. 2018(22)
[5]核酸荧光探针在单细胞成像中的应用研究[J]. 贾永梅,娄筱叮,夏帆. 分析化学. 2018(09)
[6]香豆素基Schiff碱类化合物的合成及抗氧化性能[J]. 丰翠,闵曼,谢蓉蓉,任建辉,陈琳. 应用化学. 2018(05)
[7]新型喹啉类Zn2+探针的合成及细胞成像研究[J]. 匡红波,王忠龙,张燕,徐徐,谷文,王石发. 精细化工. 2018(06)
[8]一种新型Co2+荧光探针的合成及其性能研究[J]. 田林,黄天姿,盛风涛,刘冬妮,于浩,朱凤娟,李同祥. 化学试剂. 2016(10)
[9]溶酶体荧光探针研究新进展[J]. 李美含,王宇童,刘广建,吕海娟,邢国文. 有机化学. 2017(02)
[10]线粒体荧光探针研究新进展[J]. 李杨洁,吕子奇,刘敏,邢国文. 有机化学. 2016(05)
博士论文
[1]新型荧光探针设计及其在环境相关生物活性分子的成像分析研究[D]. 韩潇玥.中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所) 2018
[2]基于香豆素检测硫醇的荧光生物传感器研究[D]. 谌春阳.兰州大学 2018
[3]罗丹明类比率型荧光探针构建及生物传感应用[D]. 韩翔.西北农林科技大学 2018
[4]新型有机荧光探针的设计合成和生物成像研究[D]. 张博.吉林大学 2017
[5]荧光探针的制备及生物成像应用[D]. 王士国.北京化工大学 2016
[6]分子荧光探针的设计、合成以及对生物小分子的可视化检测与成像[D]. 张瑞龙.中国科学技术大学 2016
[7]基于花菁骨架近红外荧光探针的设计及成像应用[D]. 张健健.兰州大学 2016
[8]用于细胞分析的新型荧光探针的设计、合成及传感性能研究[D]. 吴永祥.湖南大学 2015
[9]荧光探针性能改进新策略及其应用研究[D]. 杨盛.湖南大学 2014
[10]基于ICT发光机理的有机荧光探针的设计、合成及应用研究[D]. 李宏达.延边大学 2014
硕士论文
[1]席夫碱型苯基氮杂冠醚光化学传感器对金属离子的识别及传感性能研究[D]. 董广翠.内蒙古师范大学 2019
[2]钴、亚铁和亚硫酸盐的生物发光检测技术研究[D]. 马林.山东大学 2018
[3]反应型有机荧光探针的合成及传感性能研究[D]. 王少单.吉林大学 2015
[4]有机小分子荧光探针的合成及性能研究[D]. 刘晓东.苏州大学 2014
[5]新型偶氮类衍生物的合成及对阴离子识别性能的研究[D]. 颜农平.兰州交通大学 2013
本文编号：3022404
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