新型铜离子和苯硫酚荧光探针研制及其环境分析应用

发布时间：2017-03-21 10:01

  本文关键词：新型铜离子和苯硫酚荧光探针研制及其环境分析应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人类与自然环境不和谐的关系使得环境问题日益严重,越来越多的环境污染物产生,扩散,并在动植物体内累积,对人类的危害也越来越严重。近年来,在环境污染物中一些物质如重金属或过渡金属离子、无机/有机小分子(如苯硫酚等)等因他们对环境和人类的危害性而逐渐得到重视。这些物质的传统检测技术包括各种光谱、色谱、质谱等技术,但这些仪器检测由于检测条件要求高、价格昂贵等特点而大大限制了其应用范围。利用荧光分析技术检测这类环境相关污染物具有操作简单、灵敏度高和选择性好等优点,近年来得到了快速发展,其中一些被应用于细胞成像、环境监测及免疫分析等。荧光探针则是一类经过设计合成的有机/无机化合物,在待测体系中可以特异性识别待检测物质。在荧光探针体系中荧光增强型分子探针可以有效地避免生物体自身的干扰,获得更准确的信息。在众多优秀的荧光团中,罗丹明和香豆素类由于其良好的光稳定性且易于修饰的特点,目前己成为构建用于环境分析荧光探针中常用荧光基团,是目前该领域的研究热点之一。本文以8-羟基久洛尼定为起始原料,设计、合成了新型罗丹明1 0 1衍生物和香豆素衍生物荧光探针,并将它们分别应用于环境水样和活细胞内C u 2+和苯硫酚的检测。在第二章中,通过查阅相关文献,总结了8-羟基久洛尼定的合成方法和不足之处,并在此基础上提出了8-羟基久洛尼定合成的新方法。以8-羟基久洛尼定为原料设计、合成了罗丹明1 0 1衍生物(R 1 0 1 P)和香豆素衍生物并进行了光谱表征确认。在第三章中,利用罗丹明1 0 1罗内酰胺结构的“关-开”环机理,将第二章中合成的R 1 0 1 P用于实际水样和活细胞中C u 2+的检测。在检测体系中,探针溶液自身处于无色状态;当逐渐加入C u 2+后,由于罗丹明1 0 1罗内酰胺结构被破坏使得溶液的颜色变为粉红色,其荧光强度也有显著的增加。荧光光谱图显示,铜离子浓度在4×1 0-6 M到1.6×1 0-5 M的范围内,荧光强度和铜离子的浓度呈现良好的线性关系,检测下限可达到4 0 n M。最后,该探针分子被用于实际水样和活细胞内铜离子的检测,结果令人满意。在第四章中,利用氨基香豆素衍生物高荧光量子产率、易被修饰的特点,引入淬灭基团2,4-二硝基磺酰基,根据苯硫酚加入前后荧光性质的显著差异设计、合成了苯硫酚荧光探针(C o u-A r S H)并将其应用到实际水样和活体细胞中苯硫酚的检测。苯硫酚可以切断探针分子中的磺酰胺键,溶液的颜色从原来的红色变成亮绿色,其荧光也显著增强。加入等当量的苯硫酚,荧光强度增强了4 7倍。荧光光谱显示,在1 0-6 M到1 0-5 M的浓度范围内,探针分子对苯硫酚呈现出良好的线性关系,检测下限可达到4.6×1 0-7 M。最后探针成功用于实际水样和活体细胞中苯硫酚检测。
【关键词】：环境分析 铜离子 苯硫酚 8-羟基久洛尼定 罗丹明1 0 1 氨基香豆素 荧光成像
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X830
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-35
• 1.1 引言12-13
• 1.2 荧光基础介绍13-18
• 1.2.1 荧光产生的机理13
• 1.2.2 化合物结构对荧光的影响13-15
• 1.2.3 荧光分子探针识别机理15-18
• 1.3 Cu~(2+)荧光探针18-23
• 1.4 苯硫酚荧光探针23-28
• 1.5 8-羟基久洛尼定衍生物类荧光探针28-34
• 1.5.1 罗丹明 10 1 类荧光探针28-30
• 1.5.2 香豆素 34 3 衍生物荧光分子探针30-34
• 1.6 课题研究内容及意义34-35
• 1.6.1 研究内容34
• 1.6.2 研究意义34-35
• 第二章 探针分子的合成35-42
• 2.1 引言35-36
• 2.2 实验部分36
• 2.2.1 仪器及试剂36
• 2.3 化合物的合成36-40
• 2.3.1 8 - 羟基久洛尼定的合成36-37
• 2.3.2 含甲基吡啶的罗丹明 10 1 衍生物 （ R101P ） 的合成37-38
• 2.3.3 香豆素衍生物 （ Cou - ArSH ） 的合成38-40
• 2.4 结果讨论40-41
• 2.5 本章小结41-42
• 第三章 罗丹明101衍生物（R101P）对Cu~(2+)的识别性能及其环境分析应用 3142-51
• 3.1 引言42-43
• 3.2 实验部分43-44
• 3.2.1 仪器和试剂43
• 3.2.2 测量过程43
• 3.2.3 细胞培养和成像43-44
• 3.3 结果和讨论44-50
• 3.3.1 光谱性质44-46
• 3.3.2 p H影 响46-47
• 3.3.3 探针分子对Cu~(2+) 的选择性47-48
• 3.3.4 响应时间曲线48-49
• 3.3.5 水样和细胞内铜离子的检测49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 香豆素衍生物 （Cou-ArSH） 对苯硫酚的识别性能及其环境分析应用51-61
• 4.1 引言51
• 4.2 实验部分51-52
• 4.2.1 实验仪器和试剂51-52
• 4.2.2 测量过程52
• 4.3 实验结果52-59
• 4.3.1 光谱性质52-55
• 4.3.2 p H值对探针和反应的影响55-56
• 4.3.3 探针对苯硫酚的选择性56-57
• 4.3.4 反应时间曲线57-58
• 4.3.5 反应机理58
• 4.3.6 实际水样检测和细胞实验58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第五章 结论与展望61-63
• 5.1 结论61
• 5.2 展望61-63
• 参考文献63-72
• 附录Ⅰ 攻读硕士学位期间取得研究成果72-73
• 致谢73

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