花菁染料及香豆素作为不可逆光学分子传感器的设计研究初探

论文摘要

分子传感器是“分子识别”研究在分析科学新的发展需求下的一种应用形式。由于它在环境或生物微观系统的组织和结构探索方面的重要作用,已成为目前国际前沿性研究的热点之一。花菁和香豆素作为性能优越的染料,其系列衍生物在分析化学及分子生物学领域已有广泛的应用。本文在前人工作的基础上,根据一些特异性化学反应,借助花菁染料和香豆素作为信号报告基团成功地设计合成了一系列光学分子传感器。本论文共分五章。第一章为绪论。首先简要介绍了光学分子传感器的基本概念、研究现状和发展趋势;其次重点介绍花菁染料和香豆素在光学分子传感器的应用;最后,对这些相关研究进行分析总结,结合本实验室的条件和工作基础,提出本论文的研究设想。第二章研究了硼酸酯化保护半花菁作为过氧化氢光学分子传感器的光谱性质。根据过氧化氢氧化芳基硼酸酯为酚这一特异反应,设计合成了一种硼酸酯化半花菁并研究了它们对过氧化氢的识别与传感。在最佳条件下,基于半花菁在522 nm处吸光度的增加与过氧化氢浓度间存在良好的线性关系,我们建立了一种直接测定环境水样中过氧化氢含量的分光光度法。该法不仅具有高的选择性和专一性,且可半定量“裸眼”检测。第三章研究了脂肪胺取代七次甲基花菁作为汞离子光学分子传感器的光谱性质。基于Hg2+的亲硫性以及脂肪胺取代七次甲基花菁的激发态分子内电荷转移过程,建立了一种近红外区检测Hg2+的新方法,该法具有很高的选择性。汞离子的加入使体系吸收光谱红移166 nm,颜色由蓝色变为浅绿色,表明该传感体系可用于Hg2+的半定量“裸眼”检测,且测定波长位于近红外区,大大降低了生物分子或基质背景的干扰。第四章研究了羟基脱保护反应用于含巯基氨基酸不可逆传感的可能性。首先以2,4-二硝基苯磺酰氯与7-羟基香豆素反应,制得弱荧光的探针分子。随后研究了探针分子的荧光光谱特性,并考察了酸度介质、反应时间、共存物种等对探针分子脱保护反应的影响。通过优化反应条件,建立了含巯基氨基酸的荧光传感方法。第五章,将研究生阶段工作中一些失败的例子加以总结分析,希望能对后来者有所启发与帮助。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 第一节 光学分子传感器简介
• 1.1.1 光学分子传感器的概述
• 1.1.2 光学分子传感器设计的基本原理
• 第二节 花菁染料用于光学分子传感研究
• 1.2.1 基于分子内电荷转移（ICT）机理
• 1.2.2 基于光诱导电荷转移（PET）机理
• 第三节 香豆素用于光学分子传感研究
• 1.3.1 基于分子内电荷转移（ICT）机理
• 1.3.2 基于光诱导电荷转移（PET）机理
• 第四节 论文设想和目标
• 参考文献
• 第二章 新型半花菁染料用于过氧化氢的显色传感
• 第一节 探针分子设计的基本思路
• 第二节 探针分子的合成与表征
• 2.2.1 仪器
• 2.2.2 试剂
• 2.2.3 探针分子的合成与表征
• 第三节 实验结果与讨论
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 实验方法
• 2.3.3 结果与讨论
• 2.3.3.1 光谱特性
• 2.3.3.2 实验条件的优化
• 2.3.3.3 共存离子的影响
• 2.3.3.4 工作曲线及样品分析
• 2.3.4 机理探讨
• 2.3.5 结论
• 参考文献
• 2+的识别与传感'>第三章 胺取代七次甲基花菁染料对Hg²⁺的识别与传感
• 第一节 传感分子设计的基本思路
• 第二节 探针分子的合成与表征
• 3.2.1 仪器
• 3.2.2 试剂
• 3.2.3 探针分子的合成与表征
• 2+的识别与传感'>第三节 胺取代七次甲基花菁染料对Hg²⁺的识别与传感
• 3.3.1 引言
• 3.3.2 实验方法
• 3.3.3 结果与讨论
• 3.3.3.1 光谱特征
• 3.3.3.2 实验条件的优化
• 3.3.3.3 选择性
• 3.3.3.4 共存离子的作用
• 3.3.3.5 工作曲线
• 3.3.4 机理探讨
• 3.3.5 结论
• 参考文献
• 第四章 基于脱保护机制的含巯基氨基酸的荧光识别与传感
• 第一节 探针分子的设计思路
• 第二节 探针分子的合成与表征
• 4.2.1 仪器
• 4.2.2 试剂
• 4.2.3 探针分子的合成与表征
• 第三节 香豆素的羟基脱保护反应用于含巯基氨基酸的识别与传感
• 4.3.1 引言
• 4.3.2 实验方法
• 4.3.3 结果与讨论
• 4.3.3.1 光谱特征
• 4.3.3.2 实验条件的优化
• 4.3.3.3 选择性
• 4.3.3.4 工作曲线
• 4.3.4 结论
• 参考文献
• 第五章 硕士阶段工作和学习的经验教训
• 5.1 七次甲基降花菁的合成
• 5.2 七次甲基花菁类化合物
• 5.3 罗丹明内酰胺类化合物
• 参考文献
• 硕士阶段发表或交流的文章
• 致谢