几种检测氧化还原活性小分子荧光探针的设计合成与应用研究
发布时间：2021-10-08 15:40
荧光检测法具有分辨率高、选择性好、操作简单等优良特点,是用于检测细胞内生物活性分子的有效工具之一。小分子荧光探针的设计与应用是当前荧光检测的热门领域。目前报道的部分探针在小分子检测方面仍存在一些不足之处,比如:水溶性差、合成繁琐、抗干扰能力差、发射波长短等,因此还有待进一步开发能克服上述问题的新型小分子荧光探针。针对目前探针的一些性能缺陷,本论文旨通过荧光团分子的结构调控与优化以构建出合成简单、水溶性好,比率式响应、具有较大斯托克斯位移值及（或）具有近红外荧光发射等优点的荧光探针,并以此来实现了对几种重要氧化还原活性小分子的检测,进行了生物成像应用研究,具体内容如下:（1）香豆素及其衍生物荧光分子具有合成便利、官能团易调控、光谱性质优良等特点。本论文通过在香豆素骨架分子中引入羟基而改善探针分子的水溶性,此外,在合成过程中,用8-羟基久洛尼定来取代3-羟基-N,N-二乙基苯胺,得到了发射波长更长的水溶性香豆素荧光团。并将改进的荧光团进一步偶联上2,4-二硝基苯磺酰基酯（DNBS）识别部分得到了一种增强型Cys（Cysteine,半胱氨酸）的荧光探针。该探针能够在单一的水相缓冲溶液中实现对...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
荧光探针分子的基本结构
博士学位论文H2S 的还原性（将叠氮基或硝基还原成氨基）；ii）利用 H2S 的亲核反应性质（尤其是 H2S 的双重亲核加成特性）；iii）利用 H2S 的与铜离子的强配位作用。i) 利用 H2S 的还原性（将叠氮基或硝基还原成氨基）叠氮基及硝基为典型的荧光猝灭取代基团，其取代的荧光团一般不具有荧光发射性质，当 H2S 存在时可将其还原成氨基，从而使荧光团的产生荧光发射。基于该原理，2011 年，Chang[4]及 Wang 课题组首次分别报道了基于叠氮识别基团的 H2S 荧光探针（如图 2，探针 H2S-1，H2S-2）。探针 H2S-1 的荧光团为经典的罗丹明 110 骨架结构，探针能对 H2S 产生较好选择性的 trun-on 型荧光响应，并且成功应用于了细胞中 H2S 的成像分析。探针 H2S-2 的荧光团为丹磺酰荧光团，其也能对 H2S 产生特异的增强型荧光响应，且响应速度快，数秒内既能达到响应平衡。随后不同课题组将叠氮基团与其它荧光骨架偶联，得到了系列的该类 H2S 荧光探针，H2S-3[5]，H2S-4[6-7]，H2S-5[8]，H2S-6[9]，H2S-7[10]，H2S-8[1（图 1-2）[5-11]。
1 绪论发生亲核取代与亲核加成反应。基于 H2S 亲核反应活性构建的荧光探针的识别基团及识别机理主要有如下几种，2,4-二硝基苯基（2,4-dinitrophenyl，DNP），亲核加成改变分子的共轭结构，利用 H2S 双亲核反应活性。2,4-二硝基苯氧基常被用作多肽合成中酪氨酸的保护基团，与特定的巯基化合物作用后，该基团可以被脱除。将 DNP 与诸多含有酚羟基的荧光团偶联后，可得到能对 H2S 特异性响应的增强型荧光探针，如图 1-3 所示（H2S-9[12]，H2S-10[13]，H2S-11[14]，H2S-12[15H2S-13[16]，H2S-14[17]，H2S-15[18]，H2S-16[19]，H2S-17[20]，H2S-18[21]）。基于 H2与缺电子大 π 共轭体系亲核加成从而打破其原有共轭结构的原理，Guo 课题组开发了一个能对 H2S 比率式响应荧光探针 H2S-19[22]（图 1-4）。在 H2S 存在条件下尤其加成破坏了探针分子原有的大的共轭结构，探针体系在 588 nm 处吸收逐渐减弱，且荧光发发射从 652 nm 蓝移至 510 nm。基于类似的原理 Lin 课题组报道了一个增强性的 H2S 荧光探针 H2S-20[23]（图 1-4）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Anaphthalimide-based fluorescent probe for mercapto-containing compounds[J]. Lun Song,Xu-Dong Sun,Yu Ge,Yu-Hua Yao,Jie Shen,Wei-Bing Zhang,Jun-Hong Qian. Chinese Chemical Letters. 2016(12)
[2]小分子生物硫醇荧光探针研究进展[J]. 王胜清,申世立,张延如,戴溪,赵宝祥. 有机化学. 2014(09)
[3]EMD和SPA算法在光谱法检测面粉过氧化苯甲酰添加量中的应用[J]. 张志勇,李刚,林凌,崔新仪,张宝菊. 光谱学与光谱分析. 2012(10)
本文编号：3424461
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
荧光探针分子的基本结构
博士学位论文H2S 的还原性（将叠氮基或硝基还原成氨基）；ii）利用 H2S 的亲核反应性质（尤其是 H2S 的双重亲核加成特性）；iii）利用 H2S 的与铜离子的强配位作用。i) 利用 H2S 的还原性（将叠氮基或硝基还原成氨基）叠氮基及硝基为典型的荧光猝灭取代基团，其取代的荧光团一般不具有荧光发射性质，当 H2S 存在时可将其还原成氨基，从而使荧光团的产生荧光发射。基于该原理，2011 年，Chang[4]及 Wang 课题组首次分别报道了基于叠氮识别基团的 H2S 荧光探针（如图 2，探针 H2S-1，H2S-2）。探针 H2S-1 的荧光团为经典的罗丹明 110 骨架结构，探针能对 H2S 产生较好选择性的 trun-on 型荧光响应，并且成功应用于了细胞中 H2S 的成像分析。探针 H2S-2 的荧光团为丹磺酰荧光团，其也能对 H2S 产生特异的增强型荧光响应，且响应速度快，数秒内既能达到响应平衡。随后不同课题组将叠氮基团与其它荧光骨架偶联，得到了系列的该类 H2S 荧光探针，H2S-3[5]，H2S-4[6-7]，H2S-5[8]，H2S-6[9]，H2S-7[10]，H2S-8[1（图 1-2）[5-11]。
1 绪论发生亲核取代与亲核加成反应。基于 H2S 亲核反应活性构建的荧光探针的识别基团及识别机理主要有如下几种，2,4-二硝基苯基（2,4-dinitrophenyl，DNP），亲核加成改变分子的共轭结构，利用 H2S 双亲核反应活性。2,4-二硝基苯氧基常被用作多肽合成中酪氨酸的保护基团，与特定的巯基化合物作用后，该基团可以被脱除。将 DNP 与诸多含有酚羟基的荧光团偶联后，可得到能对 H2S 特异性响应的增强型荧光探针，如图 1-3 所示（H2S-9[12]，H2S-10[13]，H2S-11[14]，H2S-12[15H2S-13[16]，H2S-14[17]，H2S-15[18]，H2S-16[19]，H2S-17[20]，H2S-18[21]）。基于 H2与缺电子大 π 共轭体系亲核加成从而打破其原有共轭结构的原理，Guo 课题组开发了一个能对 H2S 比率式响应荧光探针 H2S-19[22]（图 1-4）。在 H2S 存在条件下尤其加成破坏了探针分子原有的大的共轭结构，探针体系在 588 nm 处吸收逐渐减弱，且荧光发发射从 652 nm 蓝移至 510 nm。基于类似的原理 Lin 课题组报道了一个增强性的 H2S 荧光探针 H2S-20[23]（图 1-4）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Anaphthalimide-based fluorescent probe for mercapto-containing compounds[J]. Lun Song,Xu-Dong Sun,Yu Ge,Yu-Hua Yao,Jie Shen,Wei-Bing Zhang,Jun-Hong Qian. Chinese Chemical Letters. 2016(12)
[2]小分子生物硫醇荧光探针研究进展[J]. 王胜清,申世立,张延如,戴溪,赵宝祥. 有机化学. 2014(09)
[3]EMD和SPA算法在光谱法检测面粉过氧化苯甲酰添加量中的应用[J]. 张志勇,李刚,林凌,崔新仪,张宝菊. 光谱学与光谱分析. 2012(10)
本文编号：3424461
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