3-酰胺基苯硼酸类化合物的合成及对D-果糖识别的研究

论文摘要

糖广泛存在于自然界,与蛋白质和核酸一起并列构成生命体的三大物质单元。由于糖分子中含有多个羟基,含硼酸基的有机物与二醇间有强烈的结合作用,所以硼酸类化合物常用于糖类的识别。当荧光体与硼酸基团相连接时即可构建识别糖的荧光传感器。本文主要以一系列不同的芳香羧酸为原料,与3-氨基苯硼酸通过酰氯化-胺解两步骤,合成了9种3-酰胺基苯硼酸类化合物。其中包括5种单硼酸类化合物:化合物1 （ [3-（苯甲酰胺基）苯基]硼酸）;化合物2 （ [3-（烟酰胺基）苯基]硼酸）;化合物3 （ [3-（异烟酰胺基）苯基]硼酸）;化合物4 （ [3-（2,4,6-三氟苯甲酰胺基）苯基]硼酸）;化合物5 （ [3-（2,3,4,5,6-五氟苯甲酰胺基）苯基]硼酸）。4种双硼酸类化合物:化合物6 （ [3,3′-[N,N′-（对苯二甲酰胺基）]二苯基]二硼酸）;化合物7 （ [3,3′-[N,N′-（间苯二甲酰胺基）]二苯基]二硼酸）;化合物8 （ [3,3′-[N,N′-（2,6-吡啶二甲酰胺基）]二苯基]二硼酸）;化合物9 （ [3,3′-[N,N′-（2,5-吡啶二甲酰胺基）]二苯基]二硼酸）。除化合物1和化合物2外,其他7种在SciFinder未收录。目标产物（化合物19 ）的结构均通过熔点测定和IR、1H NMR等波谱分析进行表征。化合物3的晶体通过X-射线单晶衍射验证了结构。同时,将合成的9种新型结构的3-酰胺基苯硼酸类化合物作为D-果糖的荧光识别受体。通过荧光光谱的测定,表明9种产物和其与糖的结合后均没有荧光发射,不能直接测定产物对糖的识别能力,引入茜素红（ ARS ）作为指示剂,采用指示剂取代（ IDA ）法构建化合物-ARS-D-果糖的三元竞争体系,解决了这一难题,间接测定了所有产物与D-果糖的结合常数,初步推断了单硼酸类化合物和双硼酸类化合物两种体系不同的作用机制。实验结果表明,在pH=7.4的磷酸盐缓冲溶液和乙醇溶剂中,单硼酸化合物-ARS体系加入D-果糖后,发生荧光猝灭,反应可推测为简单的竞争取代作用;而在DMF溶剂中,双硼酸化合物-ARS体系随D-果糖的加入,先发生荧光增强,增强趋势逐渐减弱并有猝灭的趋势,说明双硼酸化合物中的两个硼酸基团不同的结合状态会引起不同的荧光响应,中间可能形成ARS-化合物-D-果糖通过共价键结合的大分子荧光体。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 0.1 分子识别
• 0.2 糖分子的荧光识别
• 0.2.1 糖分子识别的重要性
• 0.2.2 糖分子的化学结构
• 0.2.3 糖分子识别的方法
• 0.2.4 苯硼酸与糖分子相互作用的模式
• 0.2.5 苯硼酸类化合物对糖分子的荧光识别
• 0.3 含酰胺基的苯硼酸类化合物对糖分子荧光识别的研究进展
• 0.3.1 酰胺化合物的合成方法
• 0.3.2 含酰胺基的苯硼酸类化合物的合成
• 0.3.3 含酰胺基的苯硼酸类化合物对糖分子荧光识别的研究进展
• 0.4 茜素红（ ARS ）-苯硼酸化合物体系对糖识别的应用
• 0.4.1 指示剂取代法（ IDA ） 原理
• 0.4.2 基于IDA 的茜素红（ ARS ） 三元竞争体系在硼酸糖识别的应用
• 0.5 本论文主要研究内容
• 第1章 3-酰胺基苯硼酸类化合物的合成
• 1.1 实验试剂与仪器
• 1.1.1 实验试剂
• 1.1.2 实验仪器
• 1.2 化合物的合成与表征
• 1.2.1 [3-（苯甲酰胺基）苯基]硼酸（ 1 ）的合成
• 1.2.2 [3-（烟酰胺基）苯基]硼酸（ 2 ）的合成
• 1.2.3 [3-（异烟酰胺基）苯基]硼酸（ 3 ）的合成
• 1.2.4 [3-（2,4,6-三氟苯甲酰胺基）苯基]硼酸（ 4 ）的合成
• 1.2.5 [3-（2,3,4,5,6-五氟苯甲酰胺基）苯基]硼酸（ 5 ）的合成
• 1.2.6 [3,3′-[N,N′-（对苯二甲酰胺基）二苯基]二硼酸（ 6 ）的合成
• 1.2.7 [3,3′-[N,N′-（间苯二甲酰胺基）二苯基]二硼酸（ 7 ）的合成
• 1.2.8 [3,3′-[N,N′-（2,6-吡啶二甲酰胺基）二苯基]二硼酸（ 8 ）的合成
• 1.2.9 [3,3′-[N,N′-（2,5-吡啶二甲酰胺基）二苯基]二硼酸（ 9 ）的合成
• 1.3 结果与讨论
• 第2章 IDA 法测定对D-果糖的荧光识别研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验试剂与仪器
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.3 实验步骤
• 2.3.1 单硼酸类化合物
• 2.3.2 双硼酸类化合物
• 2.4 荧光测试结果与讨论
• 2.4.1 单硼酸类化合物对D-果糖的识别
• 2.4.2 双硼酸类化合物对D-果糖的识别
• 2.5 结论
• 第3章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录