荧光素衍生物的合成及表征

论文题目: 荧光素衍生物的合成及表征

论文类型: 博士论文

论文专业: 应用化学

作者: 葛凤燕

导师: 陈立功

关键词: 荧光探针,荧光素衍生物,荧光素酯,活性基荧光素衍生物,氯代荧光素衍生物,二萘酚荧光素衍生物,不对称荧光素衍生物

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 1871年Bayer首次合成出荧光素,由于其具有高的消光系数,在水中具有较高的荧光量子产率,激发和发射波长都在可见光区,无毒的优点,一直被广泛应用于生物分析领域。但是荧光素的自身特点也限制了它在许多研究领域中的进一步应用。为了改善荧光素的性能,通过对其结构进行修饰,开发研制出许多的荧光素衍生物,这些衍生物作为荧光试剂,更有利于对生物体进行检测。本论文以荧光素为母体,从改善其亲脂性、特异选择性、荧光强度对pH值的敏感范围、长波长、大斯托克斯位移五方面对其结构进行修饰,设计合成出一系列酯化荧光素衍生物、活性基荧光素衍生物、氯代荧光素衍生物、二萘酚类荧光素衍生物和不对称荧光素衍生物。并且,通过紫外-可见光谱和荧光光谱对这些衍生物进行荧光性能检测,总结出其结构特点与其光学性能之间的关系。首先,合成碳原子数为2~18的一系列羧酸荧光素酯,建立了长碳链羧酸荧光素酯的合成路线。研究了羧酸荧光素酯的水解性能,包括自然水解及脂酶催化水解规律。发现羧酸荧光素酯中的碳链长度与其水解性能之间的复杂关系,并且筛选出优良的检测脂酶的荧光探针。其次,研究改进了含活性基荧光素衍生物的合成方法,成功地采用柱色谱,以氨水与醇作为洗脱液分离5位和6位的活性基荧光素异构体。并且通过比较,对其光谱性能进行研究。而后,按照荧光素的传统合成方法设计合成了五种氯代荧光素衍生物。分别对它们的荧光性能进行了检测分析,发现其最大吸收波长和最大发射波长都向长波方向偏移,而且荧光量子产率较高。研究了氯代荧光素衍生物的荧光性能与pH值之间的关系。结果表明,氯代荧光素衍生物的荧光强度依赖于环境pH值的变化,并且对pH值的敏感范围随氯原子取代个数不同向酸性环境偏移。因此,这些氯代荧光素衍生物可以作为pH值荧光探针检测细胞内部的pH值,而且可以在生理环境下以最大荧光强度进行检测。然后,设计合成了具有大共轭体系的二萘酚类荧光素衍生物并通过紫外-可见光谱和荧光光谱进行检测分析。发现这类衍生物的激发和发射波长明显向长波偏移,由于它们的发射波长都大于600纳米,成为了近红外荧光标记试剂。最后,通过两步法合成一系列不对称结构的荧光素衍生物7.1～7.9,对其光学性能进行了检测分析,发现不对称的荧光素衍生物具有较大的斯托克斯位移、双吸收和双发射波长,荧光强度对环境的pH敏感的优点。基于以上性能,不对称结构的荧光素衍生物可以定量检测pH值并能用于其他生物分析领域。通过以上合成和检测,筛选出性能优良的荧光探针,如检测脂酶的荧光探针—荧光素十二酸酯,高荧光量子产率的pH值荧光探针—4(7)-氯荧光素,检测酸性介质的pH值荧光探针—2’,7’-二氯-4,5,6,7-四氯荧光素,近红外荧光探针—二萘酚荧光素及近红外活性基荧光探针—5(6)-羧基-二萘酚荧光素,双发射pH探针—不对称荧光素7.1,7.4,7.6等。

论文目录:

摘要

Abstract

前言

第一章 文献综述

1.1 荧光概述

1.1.1 荧光的产生及发展

1.1.2 影响荧光的因素

1.2 物质结构与荧光的关系

1.2.1 分子共轭体系大小对荧光的影响

1.2.2 共轭大π键的共平面性及其刚性程度对荧光的影响

1.2.3 取代基对荧光的影响

1.3 有机荧光探针

1.3.1 有机荧光物质的研究

1.3.2 荧光探针

1.4 荧光素概述

1.5 荧光素的结构修饰及在生物分析中的研究进展

1.5.1 荧光素亲脂性的改进及在细胞和酶活性分析中的应用

1.5.2 荧光素特异选择性的改进及在生物分析中的应用

第二章 研究内容

2.1 亲脂性荧光素衍生物

2.2 特异选择性的荧光素衍生物

2.3 氯代及烷基取代的荧光素衍生物

2.4 波长红移的荧光素衍生物

2.5 斯托克斯位移增大的荧光素衍生物

第三章 亲脂性荧光素衍生物的合成及其水解性能

3.1 实验部分

3.1.1 原料规格及来源

3.1.2 分析仪器

3.1.3 化合物的合成

3.1.4 荧光素酯水解性能的研究

3.2 结果与讨论

3.2.1 荧光素酯的合成

3.2.2 荧光素酯水解性能的研究

3.3 小结

第四章 含活性基荧光素衍生物合成及其荧光性能

4.1 实验部分

4.1.1 原料规格及来源

4.1.2 分析仪器

4.1.3 化合物的合成

4.1.4 光学性能参数的理论计算

4.2 结果与讨论

4.2.1 含活性基荧光素衍生物的合成

4.2.2 活性基荧光素衍生物荧光性能的检测

4.2.3 氯取代的活性基荧光素衍生物与母体之间荧光性能的比较

4.3 小结

第五章 氯代及烷基取代的荧光素衍生物的合成及其荧光性能

5.1 实验部分

5.1.1 原料规格及来源

5.1.2 分析仪器

5.1.3 化合物的合成

5.2 结果与讨论

5.2.1 氯代及烷基取代的荧光素衍生物的合成

5.2.2 荧光性能的分析

5.2.3 应用性能的研究

5.3 小结

第六章 近红外荧光素衍生物的合成及荧光性能

6.1 实验部分

6.1.1 原料规格及来源

6.1.2 分析仪器

6.1.3 化合物的合成

6.2 结果与讨论

6.2.1 合成路线的选择

6.2.2 荧光性能的分析

6.3 小结

第七章 不对称荧光素衍生物合成及其荧光性能

7.1 实验部分

7.1.1 原料规格及来源

7.1.2 分析仪器

7.1.3 化合物的合成

7.2 结果与讨论

7.2.1 不对称荧光素衍生物的合成设计

7.2.2 荧光性能的检测与分析

7.3 小结

第八章 结论

1. 亲脂性荧光素衍生物

2. 活性基荧光素衍生物

3. 氯取代的荧光素衍生物

4. 二萘酚类荧光素衍生物

5. 不对称荧光素衍生物

参考文献

博士期间发表论文及参加科研情况

附录

致谢

发布时间: 2007-07-10

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