几种荧光分子探针的设计、合成及离子识别性质研究

论文摘要

由于具有响应速度快、灵敏度高、检测限低、选择性好、易于操作等优点,荧光分子探针广泛应用于检测各种过渡金属和重金属离子。本论文分别以1,8-萘啶、芳香族类化合物为荧光团,氮原子为识别原子,通过缩合反应及D-A反应设计合成了过渡金属离子（Zn2+、Fe3+）及重金属离子（CU2+）荧光分子探针,在乙醇溶液中研究其光谱性质,利用核磁追踪法探讨其识别机理,研究分子探针在细胞中的荧光成像,取得一些有意义的结果。具体研究内容如下：1.设计合成了对Zn2+具有良好选择性的荧光分子探针希夫碱1,加入6×10-4M的Zn2+使荧光增强15倍,然而共存离子的存在对荧光的影响不大。此外化合物1还被成功地应用于MCF-7细胞中Zn2+离子的荧光成像。2.设计合成了对Zn2+、Cu2+具有不同识别性能的分子探针化合物C。无论干扰金属离子存在与否,Zn2+均能使化合物C的荧光增强；而Cu2+却使化合物C的荧光猝灭。进一步研究表明,Cu2+能够夺取Zn2+和化合物C所形成络合物中的配体,从而实现对Cu2+的双通道选择。另外,EDTA水溶液能够实现化合物C对Zn2+和Cu2+检测的可逆循环使用。实验表明：化合物C可作为检测Zn2+和Cu2+的荧光探针。3.设计合成了对Fe3+、Cu2+具有不同识别效应的荧光分子探针化合物A。Fe3+的加入不仅使分子探针的荧光峰发生大幅度的红移,并且提高了荧光量子产率；而Cu2+的加入能够使化合物A的荧光猝灭。从而实现分子探针A对Fe3+和CU2+的荧光识别。进一步实验表明,常见的碱金属、碱土金属及过渡金属离子的存在对化合物A检测Fe3+和Cu2+没有影响。4.合成了三个对Fe3+具有荧光响应的分子探针化合物B、D和E。无论其它金属离子存在与否,Fe3+的加入均能够使化合物B和D的荧光猝灭、化合物E的荧光增强。阴离子实验表明,硝酸铁和氯化铁均能使这三个化合物的荧光光谱发生变化,而硫酸铁对化合物的荧光光谱没有影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 荧光化合物的发光机理和荧光参数
• 1.2.1 荧光及荧光光谱
• 1.2.2 荧光参数
• 1.2.3 荧光的影响因素
• 1.3 荧光分子探针
• 1.3.1 荧光分子探针的概念
• 1.3.2 荧光分子探针的组成
• 1.4 荧光分子探针的研究现状
• 2+荧光分子探针'>1.4.1 Zn²⁺荧光分子探针
• 2+荧光分子探针'>1.4.2 Cu²⁺荧光分子探针
• 3+荧光分子探针'>1.4.3 Fe³⁺荧光分子探针
• 1.5 设计思想及研究内容
• 2+荧光分子探针'>第二章 基于1,8-萘啶的Zn²⁺荧光分子探针
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂与原料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验步骤及表征
• 2.2.4 光谱测试方法
• 2.3 结果与讨论
• 2+的识别'>2.3.1 希夫碱1对Zn²⁺的识别
• 2+的选择性'>2.3.2 希夫碱1对Zn²⁺的选择性
• 2.3.3 络合比与络合常数
• 2.3.4 阴离子的影响
• 2.3.5 机理解释
• 2.3.6 希夫碱浓度的影响
• 2.3.7 在细胞中的初步应用
• 2.4 小结
• 2+-Cu²⁺双开关荧光分子探针'>第三章 Zn²⁺-Cu²⁺双开关荧光分子探针
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂与原料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验步骤及表征
• 3.2.4 光谱测试方法
• 3.3 结果与讨论
• 2+和Cu²⁺的识别'>3.3.1 化合物C对Zn²⁺和Cu²⁺的识别
• 2+和Cu²⁺的选择性'>3.3.2 化合物C对Zn²⁺和Cu²⁺的选择性
• 3.3.3 络合比
• 3.3.4 阴离子的影响
• 2+和Cu²⁺的影响'>3.3.5 EDTA对化合物C检测Zn²⁺和Cu²⁺的影响
• 2+对化合物C响应Zn²⁺的影响'>3.3.6 Cu²⁺对化合物C响应Zn²⁺的影响
• 3.3.7 机理解释
• 3.4 小结
• 3+、Cu²⁺荧光分子探针'>第四章 Fe³⁺、Cu²⁺荧光分子探针
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂及仪器
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验步骤及表征
• 4.2.4 光谱测试方法
• 4.3 结果与讨论
• 3+、Cu²⁺的识别'>4.3.1 化合物A对Fe³⁺、Cu²⁺的识别
• 3+、Cu²⁺的选择性'>4.3.2 化合物A对Fe³⁺、Cu²⁺的选择性
• 4.3.3 络合比
• 4.3.4 阴离子的影响
• 4.4 小结
• 3+荧光分子探针'>第五章 Fe³⁺荧光分子探针
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验试剂
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 实验步骤及表征
• 5.2.4 光谱测试方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 化合物B的光谱性质
• 5.3.2 化合物D的光谱性质
• 5.3.3 化合物E的光谱性质
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 已发表和待发表的论文