基于芘荧光功能团探针的合成及性能研究

论文摘要

近年来人们针对生物体及环境中的一些特殊类别物质设计的识别探针已经被广泛研究。在这方面,尤其是对重金属及过渡金属如：Hg2+、Pb2+、Cd2+、Cu2+进行识别的化学探针尤为重要。而在这些探针的研究过程中,往往都存在着离子之间互相干扰的问题,尤其是Hg2+和Cu2+之间的相互干扰,基于这方面的限制,探针的选择性往往得不到很有效的突破。芘基团作为一个非常好的荧光功能基团,由于其特殊的excimer性质,常常用于荧光探针的设计之中。本论文设计并合成了分别以吡啶-哌嗪为识别基团（Binding subunit）,以芘为信号单元（Signalling subunit）,通过酰胺基连接的结构的荧光探针（SCY-1和SCY-2）,由最初原料芘经过硝基化、还原、氯乙酰化、胺化、溴代一系列反应合成得到目标产物,并通过1H NMR、13C NMR和HRMS等方式对其表征验证了结构的正确。主要通过荧光发射光谱对探针SCY-1的monmer-excimer性质进行了系统研究,考察了对Hg2+和Cu2+的识别和区分效果并研究。结果表明,探针SCY-1适合于在中性和弱碱性作为金属离子的选择性识别。并且也研究了Hg2+和Cu2+与探针SCY-1的配位能力及配位方式,结果发现探针SCY-1与Hg2+的配位能力比Cu2+要强。探针SCY-1对汞离子和铜离子的检测限分别为1.2×10-6M和3.2×10-6M,并且都是以1：2的配位方式进行配位。对于所合成出的探针SCY-2,由于溶解度差的限制,使测试无法进行,未能得出预期的对铜离子增强的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 荧光探针在环境及生物体内的应用
• 1.1.1 荧光探针在环境中的应用
• 1.1.2 荧光探针在医学上生物体内的应用
• 1.1.3 荧光探针在医学影像领域的发展史
• 1.2 医学影像学对荧光基团的要求
• 1.2.1 波长
• 1.2.2 明亮度
• 1.2.3 稳定性
• 1.3 荧光探针与分子开关
• 1.4 荧光探针设计原理
• 1.5 比值法在荧光探针设计上的应用
• 1.6 Excimer-exciplex的基本概念的介绍
• 1.7 基于芘系列的一系列荧光探针的介绍
• 1.8 基于萘酰亚胺系列的一系列荧光探针的介绍
• 1.9 课题的提出
• 第2章 含有芘功能团探针SCY-1的设计及合成
• 2.1 测试仪器及试剂
• 2.2 路线设计
• 2.3 合成
• 2.3.1 1-氨基芘的合成
• 2.3.2 氯乙酰芘的合成
• 2.3.3 单边哌嗪乙酰芘的合成
• 2.3.4 2,6-二溴甲基吡啶的合成
• 2.3.5 目标产物SCY-1的合成
• 2.4 化合物的结构表征
• 1H NMR、¹³C NMR、HRMS谱图'>2.4.1 目标化合物SCY-1的¹H NMR、¹³C NMR、HRMS谱图
• 2.5 本章小结
• 2+和Cu²⁺的选择性识别'>第3章 探针SCY-1对Hg²⁺和Cu²⁺的选择性识别
• 3.1 探针SCY-1的测试条件探索及荧光光谱性能研究
• 3.1.1 化合物SCY-1在甲醇-水中的紫外吸收光谱及荧光发射光谱
• 3.1.2 探针SCY-1在甲醇-水中对不同离子的响应
• 2+和Cu²⁺的变化'>3.1.3 化合物SCY-1在甲醇-水体系中对酸碱的响应及酸碱中加入Hg²⁺和Cu²⁺的变化
• 3.1.4 探针SCY-1在四氢呋喃-水、乙腈-水体系中的性质
• 3.2 SCY-1对汞和铜离子的选择性
• 3.2.1 探针SCY-1对汞离子和铜离子的区分
• 2+的选择性'>3.2.2 探针SCY-1在其他各种离子干扰下对Hg²⁺的选择性
• 2+、Hg²⁺的滴定曲线、工作曲线和Cu²⁺、Hg²⁺的竞争响应时间'>3.3 探针SCY-1对Cu²⁺、Hg²⁺的滴定曲线、工作曲线和Cu²⁺、Hg²⁺的竞争响应时间
• 3.3.1 探针SCY-1对汞离子的滴定曲线及工作曲线
• 3.3.2 探针SCY-1对铜离子的滴定曲线及工作曲线
• 3.4 本章小结
• 第4章 探针SCY-2的合成及性能测试
• 4.1 路线设计
• 4.2 目标产物SCY-2的合成
• 4.3 目标化合物2的1H NMR、HRMS谱图
• 4.4 探针SCY-2的性能研究
• 4.4.1 探针SCY-2的荧光光谱性能研究
• 第5章 其它工作
• 5.1 路线设计
• 5.2 合成
• 5.2.1 2-醛基喹啉的合成
• 5.2.2 化合物3的合成
• 5.2.3 目标产物3的合成
• 第6章 结论
• 参考文献
• 硕士期间已发表（拟投）文章
• 致谢