论文题目: 二（2-吡啶甲基）胺为识别基团Zn～（2+）荧光分子探针的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 应用化学
作者: 樊江莉
导师: 彭孝军
关键词: 荧光,荧光分子探针,光诱导电子转移,二吡啶甲基胺,氢质子
文献来源: 大连理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 由于锌离子在生命过程中起着许多重要作用,分析和检测细胞中的锌离子成为近年来的研究热点。但普通的分析方法,如紫外-可见光谱、核磁共振光谱、电子顺磁共振光谱等都不能用于检测这种生物体系中特殊的会属离子。荧光分子探针检测法不仅简便,而且灵敏度、选择性、时间分辨、实时原位检测方面均有突出优点。因此,应用荧光探针体系在一个比较宽的浓度范围内定量检测和反映Zn2+的流量和水平,对进一步了解Zn2+在生物体系内的作用具有重要意义。 基于碳酸酐酶（CA）-芳香磺酰胺抑制剂相互作用的原理,设计合成了3个化合物D1、D2和D3。其中,在生理条件下（pH 7.4）,D2与Zn2+结合后,λem从540nm蓝移到520nm,荧光强度增大近4倍。表观解离常数（Kd）在纳摩尔范围内,在生物应用中具有足够的敏感性。另外,多种生物体中重要的金属离子(如Ca2+、Mg2+)等对D2的荧光没有影响。 基于PET原理,设计合成了以4-氨基-1,8-萘酰亚胺为荧光团的化合物N1、N2和N3。在tris-HCl中性缓冲溶液中,N2的最大吸收和发射波长都在可见光区,加入Zn2+后,荧光强度增大5倍,Kd为0.8nM,活细胞中的显微成像表明,N2能够很好地进入细胞中并对Zn2+表现出荧光增强。 设计合成了三个以酰胺N原子为反应位点的1,8-萘酰亚胺化合物N4、N5和N6。水溶液中pH 7.4时,N4和N5的荧光量子产率均为0.004,加入饱和Zn2+后,Φ分别增大43和23倍;pH5时,加入Zn2+后,Φ分别增大30和10倍。这样,N4和N5相对H+,对Zn2+表现出良好的选择性荧光增强。理论计算表明,分子内氢键可抑制H+对荧光强度的影响,这为PET探针克服H+的影响提供了一个全新的思路。 基于PET原理,设计合成了1,3,5,7-四甲基-8-苯基化硼为荧光基团、DPA为识别基团的Zn2+荧光分子探针B1。中间体2分子模型的二吡咯甲基硼是平面结构,而B1的这部分结构表现弯曲的构型。加入Zn2+前后的荧光量子产率增大11倍,达到0.857。pK′a低至2.1,是目前发现pK′a最低的Zn2+荧光探针。B1-Zn2+络合物的荧光强度在pH宽达3-10范围内不受H+的影响。活细胞内荧光显微成像表明该探针能够穿透细胞并反映细胞内Zn2+的分布状况。
论文目录:
第一章 前言
1．1 概述
1．2 荧光分子探针识别原理
1．2．1 光诱导电子转移PET(photoinduced electron transfer)
1．2．2 分子内共轭电荷转移ICT(intramolecular charge transfer)
1．2．3 激基缔合物(excimer)
1．2．4 能量共振转移FRET(fluorescence resonance energy transfer)
1．2．5 基于其它原理的荧光分子探针
1．3 Zn~(2+)在生物体中的重要作用及配位结构
1．3．1 Zn~(2+)在生物体中的作用
1．3．2 Zn~(2+)的配位结构
1．4 Zn~(2+)荧光分子探针的发展
1．4．1 经典的Zn~(2+)荧光分子探针
1．4．2 由碳酸酐酶发展的Zn~(2+)荧光分子探针
1．4．3 吡啶衍生物为识别基团的Zn~(2+)荧光分子探针
1．4．4 脂肪族胺或环状多胺为识别基团的Zn~(2+)荧光分子探针
1．4．5 经典的Ca~(2+)和Mg~(2+)荧光分子探针用于Zn~(2+)识别
1．4．6 其它的Zn~(2+)荧光分子探针
1．5 本研究工作的主要内容
参考文献
第二章 丹磺酰胺类荧光分子探针
2．1 分子设计思想
2．2 合成路线
2．2．1 中间体合成路线
2．2．2 化合物D1和D2的合成路线
2．2．3 化合物D3的合成路线
2．3 实验部分
2．3．1 原料与仪器
2．3．2 中间体的合成及结构表征
2．3．3 D1的合成及结构表征
2．3．4 D2的合成及结构表征
2．3．5 D3的合成及结构表征
2．3．6 紫外及荧光光谱的测定
2．4 结果与讨论
2．4．1 中间体及目标化合物的合成和结构表征
2．4．2 D1和D2的吸收及荧光光谱
2．4．3 缓冲溶液中D1、D2和D3对金属离子的识别
2．4．4 不同浓度的Zn~(2+)对D2荧光光谱的影响
2．4．5 pH对D2荧光强度的影响
2．4．6 表观解离常数K_d
2．5 本章小节
参考文献
第三章 4-(1，8-萘酰亚胺)胺类荧光分子探针
3．1 分子设计思想
3．2 合成路线
3．2．1 化合物N1和N2的合成
3．2．2 化合物N3的合成
3．3 实验部分
3．3．1 原料与仪器
3．3．2 化合物N1和N2的合成与结构表征
3．3．3 化合物N3的合成与结构表征
3．3．4 紫外及荧光光谱的测定
3．3．5 N2在活细胞中的荧光影像
3．4 结果与讨论
3．4．1 目标化合物的合成及核磁谱图
3．4．2 N2的吸收和荧光光谱
3．4．3 tris-HCI缓冲溶液中N2对金属离子的识别
3．4．4 不同浓度的Zn~(2+)对N2荧光光谱的影响
3．4．5 pH对N2和N3荧光强度的影响
3．4．6 表观解离常数K_d
3．4．7 N2在活细胞中对Zn~(2+)的荧光显微成像
3．5 本章小节
参考文献
第四章 1，8-萘酰亚胺系列荧光分子探针
4．1 分子设计思想
4．2 荧光分子探针的合成路线
4．3 实验部分
4．3．1 原料与仪器
4．3．2 荧光分子探针的合成及结构表征
4．3．3 紫外及荧光光谱的测定
4．3．4 量子化学计算方法
4．4 结果与讨论
4．4．1 荧光分子探针的合成及核磁谱图
4．4．2 溶剂对N4、N5和N6光谱的影响
4．4．3 tri-HCl缓冲溶液中N4、N5和N6对金属离子的识别
4．4．4 不同浓度的Zn~(2+)对N4和N5荧光光谱的影响
4．4．5 pH对N4和N5荧光光谱的影响
4．4．6 表观解离常数K_d
4．5 本章小节
参考文献
第五章 二吡咯甲基硼(BODIPY)类荧光分子探针
5．1 分子设计思想
5．2 合成路线
5．3 实验部分
5．3．1 原料与仪器
5．3．2 目标化合物B1的合成
5．3．3 紫外及荧光光谱的测定
5．3．4 计算方法
5．3．5 B1在活细胞中的荧光影像
5．4 结果与讨论
5．4．1 B1的~1H-NMR和分子模型
5．4．2 tris-HCl缓冲溶液中B1的吸收和荧光光谱
5．4．3 tris-HCl缓冲溶液中金属离子对Zn~(2+)选择性检测的干扰
5．4．4 pH对B1荧光强度的影响
5．4．5 表观解离常数K_d
5．4．6 B1在活细胞中对Zn~(2+)的荧光显微成像
5．5 本章小节
参考文献
第六章 2-苯基咪唑蒽醌类荧光分子探针
6．1 分子设计思想
6．2 合成路线
5．2．1 中间体M4的合成
5．2．2 目标化合物A1和A2的合成
6．3 实验部分
6．3．1 原料与仪器
6．3．2 中间体M4的合成及结构表征
6．3．3 目标化合物A1和A2的合成及结构表征
6．3．4 紫外及荧光光谱的测定
6．4 结果与讨论
6．4．1 中间体M4的合成
6．4．2 溶剂对A1和A2光谱的影响
6．4．3 pH对A1和A2荧光强度的影响
6．4．4 甲醇-碱体系中A1对不同金属离子的识别研究
6．4．5 tri-HCl缓冲溶液中A1和A2对金属离子的识别研究
6．5 本章小节
参考文献
第七章 结论及创新点摘要
附录 攻读博士期间论文发表情况
致谢
发布时间: 2005-07-04
参考文献
- [1].活细胞内氧化还原信号相关的小分子荧光探针的设计、合成与测试[D]. 张良伟.兰州大学2013
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