用于镍、铜或铁离子检测的新型荧光探针分子的合成

论文摘要

荧光分子探针可以选择性地将分子识别信息转换为荧光信号,具有高灵敏度、高选择性以及能够实现原位检测等优点,近年来受到人们的广泛关注。然而,荧光分子探针的应用仍然受到一些限制：比如有的荧光探针水溶性不好,必须在有机溶剂或有机溶剂／水组成的混合溶剂中使用；有的荧光分子探针专一性不好,易受其它金属离子的干扰；还有些探针分子在生物体内的膜渗透性能差,或者激发波长处于紫外区,这些缺点都限制了它们在生物体内的实际应用。因此新型荧光探针分子的设计、开发与应用一直是化学领域的热点课题。本文设计合成了一系列吡咯并[2,1,5-de]喹嗪类衍生物,吡咯并[2,1,5-cd]中氮茚类衍生物和吡咯并[2,1-a]异喹啉类衍生物,并对它们的荧光性质进行研究,为设计合成新型荧光分子探针提供了新的内容。1.合成了吡咯并[2,1,5-de]喹嗪类衍生物Ⅱ-5a-Ⅱ-5c。实验结果表明,Ⅱ-5a对镍离子有很好的选择性,随着Ni2+浓度的增加,Ⅱ-5a的荧光强度逐渐减弱,淬灭程度达到62%,有望作为淬灭型Ni2+荧光探针。Job曲线表明Ⅱ-5a与Ni2+形成1：2型配合物。2.合成了吡咯并[2,1,5-cd]中氮茚类衍生物Ⅲ-6a、Ⅲ-6b。实验结果表明,Ⅲ-6a、Ⅲ-6b对Cu2+表现出高度选择性,检出限低,可作为猝灭型Cu2-荧光分子探针。Job曲线表明Ⅲ-6a、Ⅲ-6b与Cu2-都是形成1：1型络合物。3.合成了吡咯并[2,1-a]异喹啉类衍生物Ⅳ-5a-Ⅳ-5e,实验结果表明,Ⅳ-5a-Ⅳ-5e都对铁离子表现出专一选择性,其中Ⅳ-5a灵敏度较高,检出限较低；Ⅳ-5b-Ⅳ-5e灵敏度不高,其结构有待进一步优化。Job曲线表明Ⅳ-5a-Ⅳ-5e都与Fe3+形成1：1型配合物。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 分子识别与荧光探针
• 1.2 荧光分子探针识别原理
• 1.2.1 荧光产生的理论基础
• 1.2.2 荧光分子探针识别信号的产生机理
• 1.2.2.1 光诱导电子转移系统
• 1.2.2.2 分子内电荷转移系统
• 1.2.2.3 荧光共振能量转移类
• 1.2.2.4 激基复合物
• 1.2.2.5 激发态分子内质子转移
• 1.3 本课题研究的意义和现状
• 1.3.1 识别铜离子的荧光探针
• 1.3.2 识别镍离子的荧光探针
• 1.3.3 识别铁离子的荧光探针
• 1.3.4 识别氢离子的荧光探针
• 1.4 本研究的指导思想和主要内容
• 第2章 吡咯并[2,1,5-de]喹嗪衍生物镍离子荧光探针的合成及性质研究
• 2.1 引言
• 2.2 吡咯并[2,1,5-de]喹嗪衍生物的合成
• 2.2.1 仪器和试剂
• 2.2.2 合成路线
• 2.2.3 合成过程
• 2.3 吡咯并[2,1,5-de]喹嗪衍生物的光谱性质研究
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 pH对吡咯并[2,1,5-de]喹嗪衍生物Ⅱ-5a-Ⅱ-5c荧光光谱的影响
• 2.4.2 金属离子对化合物Ⅱ-5b-Ⅱ-5c荧光光谱的影响
• 2.4.3 化合物Ⅱ-5a作为镍离子荧光探针的研究
• 2.4.3.1 Ⅱ-5a对金属离子的选择性
• 2.4.3.2 镍离子浓度对Ⅱ-5a紫外和荧光光谱的影响
• 2.4.3.3 Ⅱ-5a对金属离子的竞争性
• 2.4.3.4 Ⅱ-5a与镍离子的配位比
• 2.5 本章小结
• 第3章 吡咯并[2,1,5-cd]中氮茚衍生物铜离子荧光探针的合成及性质研究
• 3.1 引言
• 3.2 吡咯并[2,1,5-cd]中氮茚衍生物的合成
• 3.2.1 仪器和试剂
• 3.2.2 合成路线
• 3.2.3 合成过程
• 3.3 吡咯并[2,1,5-cd]中氮茚衍生物的光谱性质研究
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 pH对吡咯并[2,1,5-cd]中氮茚衍生物Ⅲ-6a、Ⅲ-6b荧光光谱的影响
• 3.4.2 金属离子对化合物Ⅲ-6a、Ⅲ-6b光学谱图的影响
• 3.4.2.1 Ⅲ-6a和Ⅲ-6b对金属离子的选择性
• 3.4.2.2 铜离子浓度对Ⅲ-6a和Ⅲ-6b光谱性质的影响
• 3.4.2.3 金属离子竞争性
• 3.4.2.4 Ⅲ-6a和Ⅲ-6b与铜离子的配位比
• 3.5 本章小结
• 第4章 吡咯并[2,1-a]异喹啉类衍生物铁离子荧光分子探针的合成及性质研究
• 4.1 引言
• 4.2 席夫碱类吡咯并[2,1-a]异喹啉类衍生物的合成及性质研究
• 4.2.1 仪器和试剂
• 4.2.2 合成路线
• 4.2.3 合成过程
• 4.2.4 席夫碱类毗咯并[2,1-a]异喹啉衍生物的光谱性质研究
• 4.2.5 结果与讨论
• 4.2.5.1 pH对衍生物Ⅳ-5a～Ⅳ-5c荧光光谱的影响
• 4.2.5.2 Ⅳ-5a～Ⅳ-5c对金属离子的选择性
• 4.2.5.3 铁离子浓度对Ⅳ-5a～Ⅳ-5c紫外吸收光谱的影响
• 4.2.5.4 铁离子浓度对Ⅳ-5a～Ⅳ-5c荧光光谱的影响
• 4.2.5.5 金属离子的竞争性
• 4.2.5.6 Ⅳ-5a～Ⅳ-5c与铁离子的配位比
• 4.2.6 本节小结
• 4.3 羧酸类吡咯并[2,1-a]异喹啉衍生物的合成及性质研究
• 4.3.1 仪器和试剂
• 4.3.2 合成路线
• 4.3.3 合成过程
• 4.3.4 吡咯并[2,1-a]异喹啉类衍生物的光谱性质研究
• 4.3.5 结果与讨论
• 4.3.5.1 pH对衍生物Ⅳ-5d和Ⅳ-5e荧光光谱的影响
• 4.3.5.2 Ⅳ-5d和Ⅳ-5e对金属离子的选择性
• 4.3.5.3 铁离子对Ⅳ-5d和Ⅳ-5e紫外吸收光谱的影响
• 4.3.5.4 铁离子对Ⅳ-5d和Ⅳ-5e荧光光谱的影响
• 4.3.5.5 金属离子的竞争性
• 4.3.5.6 Ⅳ-5d和Ⅳ-5e与铁离子的络合比
• 4.4 本节小结
• 全文总结和展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢