罗丹明—萘酰亚胺衍生物的合成及荧光探针性能

发布时间：2017-07-16 07:26

  本文关键词：罗丹明—萘酰亚胺衍生物的合成及荧光探针性能

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【摘要】：近年来,基于荧光共振能量转移的比率型荧光探针成为研究热点。本文根据比率型荧光探针的设计原理和信息传递机制,选择具有聚集诱导荧光性能的1,8-萘酰亚胺荧光团和具有良好“开-关”环效应的罗丹明B荧光团作为信号报告基团,合成了3个具有聚集诱导荧光增强性能的罗丹明-萘酰亚胺类荧光探针RNAM、RENA和RENO,并将光诱导电子转移(PET)机理和荧光共振能量转移(FRET)机理结合到同一体系中。实验测定了罗丹明-萘酰亚胺荧光分子RNAM、RENA和RENO的聚集诱导荧光增强性能,同时制备了负载聚集诱导荧光分子的二氧化硅纳米粒子,并对其光谱性质作了初步研究。分别测试了荧光探针RNAM、RENA和REN O对金属离子的双位点识别及对pH的响应,提出了可能的双位点识别机理。此外,还测定了罗丹明-萘酰亚胺荧光分子在生物细胞中对金属离子的识别及双通道荧光成像。具体内容如下：1.选择1,8-萘酰亚胺和罗丹明B荧光团作为两个荧光信号报告基团,以柔性链水合肼或乙二胺作为连接基团,N,N-二甲基乙二胺或乙二醇甲醚作为1,8-萘酰亚胺4-位取代基团,设计并合成了3个罗丹明-萘酰亚胺类荧光探针RNAM、RENA和RENO。其中荧光探针RNAM以水合肼为连接基团,N,N-二甲基乙二胺为1,8-萘酰亚胺4-位取代基；荧光探针RENA以乙二胺为连接基团,N,N-二甲基乙二胺为1,8-萘酰亚胺4-位取代基；荧光探针RENO以乙二胺为连接基团,乙二醇甲醚为1,8-萘酰亚胺4-位取代基；并通过了熔点、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、质谱或高分辨质谱的结构表征。2.分别测定了罗丹明-萘酰亚胺荧光分子RNAM、RENA(?)RENO的聚集诱导荧光性能,均表现出明显的聚集诱导荧光增强现象。在固体态时,荧光分子RNAM、RENA和RENO均发射出荧光,最大发射波长分别是576、548和553 nm。在含水量不同的乙醇/水混合溶液中,荧光分子表现出先降后增的聚集诱导荧光增强现象,且发射波长红移；在90%时的最大发射波长分别是559、542和560 nm；荧光分子RNAM在90%时的荧光强度是70%时的12倍。讨论了连接基团和4-位取代基对聚集诱导荧光性质的影响。其次,制备了一种负载聚集诱导荧光分子的二氧化硅纳米粒子RNAM/SiO2、RENA/SiO2和RENO/SiO2,并测得它们的光谱性质和透射电子显微镜照片。现象表明纳米粒子在水中有良好溶解性和稳定性,其荧光发射波长分别为495、500和419 nm,纳米粒子呈单分散球形状态,粒径约为60 nm。3.分别测定了罗丹明-萘酰亚胺荧光探针RNAM、RENA和RENO对金属离子的双位点识别及对pH的响应。罗丹明-萘酰亚胺荧光探针RNAM和RENA对Hg2+有选择性识别,荧光探针RENO对Sn4+, Sn2+, Zi4+多种离子存在响应,表明萘酰亚胺的4-位取代基对离子识别的选择性有很大影响。向荧光探针RNAM中加入Hg2+,会抑制萘酰亚胺部分的光诱导电子转移机理,并通过罗丹明内酰胺的开环效应诱导从萘酰亚胺到罗丹明部分的荧光共振能量转移,这为比率型荧光探针的设计提供了一个新的有效平台。同时萘酰亚胺和罗丹明部分对Hg2+是分段检测的,即双位点识别,并对可能的双位点识别机理进行了推测和研究。此外还发现罗丹明-萘酰亚胺荧光探针对H+均有响应,在pH5时罗丹明的螺环处于开环状态。4.分别测定了罗丹明-萘酰亚胺荧光分子RNAM、RENA和RENO在生物细胞内的离子识别及双通道荧光成像,实现了在生物细胞内对金属离子Hg2+的选择性识别,可用于肿瘤定位、药学研究及荧光显微成像等重要领域。并总结与展望了罗丹明-萘酰亚胺荧光分子的应用前景。
【关键词】：罗丹明-萘酰亚胺荧光分子 聚集诱导荧光增强 荧光共振能量转移 双位点识别 细胞成像
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-26
• 1.1 荧光11-14
• 1.1.1 荧光的产生11-12
• 1.1.2 荧光的特征光谱12-13
• 1.1.3 荧光主要参数13-14
• 1.2 常见荧光染料14-16
• 1.2.1 罗丹明类14-15
• 1.2.2 萘酰亚胺类15
• 1.2.3 花类15-16
• 1.2.4 香豆素类16
• 1.2.5 氟硼荧(BODIPY)类16
• 1.3 荧光探针16-21
• 1.3.1 荧光探针的类型17-18
• 1.3.2 荧光探针的响应机理18-21
• 1.4 罗丹明-萘酰亚胺类荧光探针的研究进展21-24
• 1.4.1 萘酰亚胺类荧光探针及其应用21
• 1.4.2 罗丹明类荧光探针及其应用21-22
• 1.4.3 罗丹明-萘酰亚胺类荧光探针及其应用22-24
• 1.5 本文主要内容24-26
• 第二章 罗丹明-萘酰亚胺荧光分子的设计与合成26-36
• 2.1 设计思路26-27
• 2.2 实验部分27-32
• 2.2.1 仪器与试剂27-28
• 2.2.2 合成部分28-32
• 2.3 结果与讨论32-35
• 2.3.1 罗丹明-萘酰亚胺荧光分子的构筑32-33
• 2.3.2 荧光分子RNAM的合成路线33-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 罗丹明-萘酰亚胺荧光分子的聚集诱导荧光增强及荧光纳米粒子的制备36-46
• 3.1 引言36-37
• 3.2 实验部分37-38
• 3.2.1 仪器与试剂37
• 3.2.2 溶液的配制37-38
• 3.2.3 负载聚集诱导荧光分子的二氧化硅纳米粒子的制备38
• 3.3 结果与讨论38-45
• 3.3.1 罗丹明-萘酰亚胺荧光分子的聚集诱导荧光增强38-43
• 3.3.2 负载聚集诱导荧光分子的二氧化硅纳米粒子的荧光性能43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 罗丹明-萘酰亚胺衍生物的分子内荧光共振能量转移及其探针行为46-65
• 4.1 引言46-47
• 4.2 实验部分47-51
• 4.2.1 仪器与试剂47
• 4.2.2 溶液的配制47-50
• 4.2.3 荧光量子产率的测定50
• 4.2.4 荧光共振能量转移效率的测定50-51
• 4.2.5 pK_a值的计算51
• 4.3 结果与讨论51-64
• 4.3.1 罗丹明-萘酰亚胺荧光探针的离子识别51-53
• 4.3.2 罗丹明-萘酰亚胺荧光探针在其他金属离子共存时的干扰检测53-55
• 4.3.3 罗丹明-萘酰亚胺荧光探针对金属离子的双位点识别55-60
• 4.3.4 罗丹明-萘酰亚胺荧光探针的pH响应60-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 罗丹明-萘酰亚胺荧光分子的双通道细胞成像65-70
• 5.1 引言65
• 5.2 实验部分65-66
• 5.2.1 仪器与试剂65-66
• 5.2.2 PBS缓冲溶液的配置66
• 5.2.3 细胞的染色66
• 5.3 细胞成像66-69
• 5.3.1 荧光染料RNAM的细胞成像66-67
• 5.3.2 荧光探针RENA的细胞成像67-68
• 5.3.3 荧光探针RENO的细胞成像68-69
• 5.4 本章小结69-70
• 全文总结70-72
• 参考文献72-79
• 附录79-84
• 致谢84-85
• 硕士期间学术成果85

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本文编号：547630