基于ESIPT机理的苯并唑类荧光探针的设计、合成与应用研究

发布时间：2017-06-28 07:21

  本文关键词：基于ESIPT机理的苯并唑类荧光探针的设计、合成与应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：荧光传感器具有灵敏度高,选择性好、线性范围宽、易于操作且可用于活体细胞检测等优点得到了广泛的应用,成为许多科学家研究的焦点。基于激发态分子内质子转移(ESIPT)的荧光传感器由于其高的荧光量子产率、双波长比率检测及较大的Stokes位移等特性引起了广泛关注,这些特性可以有效的避免光损失、降低生命体自发光的干扰等。2-(2-羟基苯基)苯并唑类化合物是一类典型的具有ESIPT机制的荧光化合物,广泛的用于的荧光传感器的设计。本论文以2-(2-羟基苯基)苯并唑为母体荧光团,设计合成了用于锌离子、ATP及水合肼检测的荧光传感器。以2-(2-羟基苯基)苯并唑为荧光团,ESIPT为识别机理,首次利用调整荧光团上不同的取代基团及不同位置的取代,代替以往的调整识别位点的方法,设计了对锌离子高选择性的荧光传感器。基于5’-位取代基不同,合成了三个对锌/镉离子具有不同程度的响应及不同区分系数(RZn/RCd)的传感器。由于取代基的影响,带有巯基的传感器对锌/镉的区分系数达到了32倍。在10当量镉离子的存在下,可高选择性的检测锌离子,而不受镉离子影响。另外可用于近红外区域锌离子的检测。基于3’-位不同的氧取代合成了分别对锌/镉离子高选择性的传感器。对3’-位甲氧基取代的传感器可用于锌离子的高选择性检测,而羟基取代的传感器可高选择性的检测镉离子。并且可分别用于细胞中锌/镉离子的成像检测。这种简单的取代基的不同代替改变识别基团的方法,为金属离子传感器的设计提供了一个新的思路。以2-(2-羟基苯基)苯并唑衍生物为荧光团,基于现有的ATP传感器的设计原理,设计了一个基于Ga3+自组装的高选择性的ATP传感器。该传感器对ADP、AMP、GTP等其他结构类似的磷酸盐没有明显的响应。对ATP的检测限可达5.49×10-7M,远低于人体内ATP的浓度。并且可用于ATP水解酶活性的检测及细胞线粒体的定位成像。本论文利用羟基活化临位醛基,使得醛基更容易与水合肼发生亲核加成反应,加快了响应时间,设计合成了一个新型的、高选择性的水合肼传感器。对水合肼的检测限可达2.7 ppb,远低于美国环境保护署(EPA)公布的安全浓度10 ppb。该传感器可制成试纸条,成功的用于气态肼蒸汽和溶液中肼的检测。并且成功的用于海拉细胞中水合肼的检测。
【关键词】：激发态分子内质子转移 荧光传感器 锌离子 水合肼 ATP
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O657.3;TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 文献综述10-34
• 1.1 引言10-11
• 1.2 荧光传感器的发光原理及构造11-12
• 1.3 基于ESIPT的苯并唑类荧光传感器的研究进展12-18
• 1.3.1 苯并唑类化合物作为金属离子荧光传感器的应用13-14
• 1.3.2 苯并唑类化合物作为阴离子荧光传感器的应用14-16
• 1.3.3 苯并唑类化合物作为中性小分子荧光传感器的应用16-18
• 1.4 锌离子荧光探针研究进展18-24
• 1.4.1 二甲氨基吡啶类18-19
• 1.4.2 喹啉类19-21
• 1.4.3 西弗碱/腙类21-22
• 1.4.4 联吡啶类22-24
• 1.5 水合肼荧光探针研究进展24-28
• 1.5.1 基于丙二腈为识别基团的水合肼探针24-26
• 1.5.2 基于酯基去保护为识别的水合肼探针26-27
• 1.5.3 基于邻苯二甲酰胺去保护为识别的水合肼探针27-28
• 1.6 ATP荧光探针研究进展28-32
• 1.7 本论文设计思想32-34
• 第二章 基于取代基调控的高选择性锌离子荧光传感器的设计34-42
• 2.1 引言34
• 2.2 实验部分34-36
• 2.2.1 原料及试剂34-35
• 2.2.2 主要实验仪器35
• 2.2.3 荧光传感器的合成与表征35-36
• 2.3 结果与讨论36-41
• 2.3.1 紫外-可见光谱与荧光光谱性质分析36-38
• 2.3.2 选择性及竞争实验分析38-39
• 2.3.4 作用机理探究39-41
• 2.4 小结41-42
• 第三章 基于苯并恶唑 3’-氧取代的可调控选择性检测Zn2+/Cd2+的荧光传感器的合成及应用研究42-51
• 3.1 引言42
• 3.2 实验部分42-43
• 3.2.1 原料及试剂42
• 3.2.2 主要实验仪器42
• 3.2.3 荧光传感器的合成与表征42-43
• 3.3 结果与讨论43-50
• 3.3.1 紫外-可见光谱与荧光光谱性质分析43-45
• 3.3.2 E1与Zn2+、E2与Cd2+配比关系及络合常数的计算45-46
• 3.3.3 选择性及竞争实验分析46-48
• 3.3.4 作用机理探究48-49
• 3.3.5 细胞成像应用49-50
• 3.4 小结50-51
• 第四章 基于Ga3+自组装的ATP荧光传感器及其活细胞荧光成像研究51-61
• 4.1 引言51
• 4.2 实验部分51
• 4.2.1 原料及试剂51
• 4.2.2 主要实验仪器51
• 4.2.3 荧光传感器的合成与表征51
• 4.3 结果与讨论51-60
• 4.3.1 DHBO与Ga3+作用的光谱性质分析52-53
• 4.3.2 DHBO-Ga3+与ATP作用的光谱性质分析53-56
• 4.3.3 ATP选择性及竞争实验分析56-57
• 4.3.4 体外酶活性检测应用57
• 4.3.5 细胞内ATP检测荧光成像57-60
• 4.4 小结60-61
• 第五章 氢键活化的醛基加成：水合肼荧光传感器的设计、合成与应用61-71
• 5.1 引言61
• 5.2 实验部分61-63
• 5.2.1 原料及试剂61
• 5.2.2 主要实验仪器61
• 5.2.3 荧光传感器的合成与表征61-63
• 5.3 结果与讨论63-70
• 5.3.1 紫外-可见光谱与荧光光谱分析63-65
• 5.3.2 选择性及竞争实验分析65-66
• 5.3.3 作用机理探究66-68
• 5.3.4 体外及细胞应用研究68-70
• 5.4 小结70-71
• 第六章 结论71-72
• 参考文献72-78
• 附件78-87
• 致谢87-88
• 作者简介88

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