新結(jié)構(gòu)香豆素類熒光分子探針研究論文

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1、新結(jié)構(gòu)香豆素類熒光分子探針的研究 目 錄 摘要1 關(guān)鍵詞1 一、緒論2 1.1 熒光的產(chǎn)生原理3 1.2　熒光分子探針的結(jié)構(gòu)特征3 1.3　熒光分子探針識(shí)別原理4 1.3.1 光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移 4 1.3.2 分子電荷轉(zhuǎn)移 4 1.4　熒光分子探針的研究進(jìn)展5 1.4.1 萘酰亞胺類熒光分子探針5 1.4.2 熒光素類熒光分子探針6 1.4.3 氟硼類〔BODIPY〕熒光分子探針7 1.4.4羅丹明類熒光分子探針

2、7 1.4.5 香豆素類熒光分子探針8 1.5　本論文研究的主要容11 二、實(shí)驗(yàn)部分12 2.1　原料與儀器12 2.1.1 主要原料及試劑12 2.1.2 主要儀器13 2.2　合成原理14 2.2.1化合物a的合成原理14 2.2.2化合物b的合成原理15 2.3 目標(biāo)化合物的合成及表征15 2.3.1 化合物a的合成與表征15 2.3.2 化合物b的合成與表征16 2.4紫外及熒光光譜的測(cè)定16 2.4.1 不同溶劑中的光譜研究16 2.4.2 摩爾消光系數(shù)的測(cè)定16 2.4.3 Stokes位移計(jì)算17 2.4.4 對(duì)金屬離子的識(shí)別測(cè)定17 三、結(jié)

3、果與討論18 3.1　化合物a的光譜解析及對(duì)金屬離子的識(shí)別18 3.1.1 化合物a在不同溶劑中的紫外及熒光光譜18 3.1.2 DMSO中化合物a對(duì)金屬離子的識(shí)別19 3.2　化合物b的光譜解析及對(duì)金屬離子的識(shí)別21 3.2.1 化合物b在不同溶劑中的紫外及熒光光譜21 3.2.2 乙腈中化合物b對(duì)金屬離子的識(shí)別23 四、結(jié)論26 致謝27 參考文獻(xiàn)28 附錄28 35 / 37 摘　要: 分子識(shí)別是廣泛存在的自然現(xiàn)象,特別是在生命過(guò)程中,分子識(shí)別起著極其重要的作用。熒光分子探針能夠?qū)⒎肿幼R(shí)別的信息轉(zhuǎn)換成熒光信號(hào),具有高靈敏性、選擇性、分辨時(shí)間

4、短、實(shí)時(shí)原位檢測(cè)等突出優(yōu)點(diǎn),因而廣地用于對(duì)微量物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),在生命科學(xué)、材料科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域有許多重要應(yīng)用。近年來(lái),以香豆素為基礎(chǔ)的熒光分子探針已成為一個(gè)新興的研究熱點(diǎn)。 設(shè)計(jì)合成了兩種新型的香豆素類熒光分子探針：7-N,N,-二乙氨基香豆素-3-甲酰水醛腙〔a〕, 7-N,N,-二乙氨基香豆素-3-甲酰氨基苯硫脲〔b〕,通過(guò)1HNMR、MS進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,并研究了不同溶劑對(duì)其光譜性能的影響。離子識(shí)別結(jié)果表明：化合物a對(duì)Cu2+表現(xiàn)為熒光淬滅識(shí)別,效率為98.9 %；而化合物b對(duì)Cu2+表現(xiàn)為熒光增強(qiáng)識(shí)別。 關(guān)鍵詞：熒光分子探針；香豆素；陽(yáng)離子識(shí)

5、別 新結(jié)構(gòu)香豆素類熒光分子探針的研究 化學(xué)工程與工藝 吳志杰 指導(dǎo)教師 小冬 一、 緒論 自從20世紀(jì)60年代末Pedersen’s合成并發(fā)現(xiàn)冠醚以來(lái),人們對(duì)分子識(shí)別的興趣與日俱增。所謂分子識(shí)別是指分子之間<主體與客體或稱之為受體與底物>靠非共價(jià)鍵力的選擇性結(jié)合并產(chǎn)生某種特定功能的過(guò)程。識(shí)別是有目標(biāo)的結(jié)合,它是通過(guò)一系列結(jié)構(gòu)確定的分子間相互作用而組成的模式識(shí)別過(guò)程。結(jié)合形成的超分子體系是由它的穩(wěn)定性和選擇性,即形成過(guò)程中的能量和信息量來(lái)表征的[1]。識(shí)別事件的信號(hào)可通過(guò)分子器件以光的形式表達(dá)出來(lái),

6、熒光分子探針 就是一類能將分子識(shí)別事件通過(guò)熒光信號(hào)有效表達(dá)的分子,是這一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[2]。 熒光探針是一類重要的檢測(cè)物質(zhì),其廣泛應(yīng)用在冶金、農(nóng)業(yè)、考古學(xué)、礦物學(xué)、環(huán)境化學(xué)、藥理學(xué)、生理學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子遺傳學(xué)、單個(gè)分子檢測(cè)、信息科學(xué)、熒光標(biāo)記、激光染料等方面。熒光分子探針以其高靈敏度、極寬的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間、開-關(guān)間可轉(zhuǎn)換性、人-分子間"無(wú)線"遙控交流的可行性以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注,近年來(lái)得到迅速發(fā)展?；谥骺腕w作用,利用主體對(duì)作為客體的待檢測(cè)物種的特異性作用可改變主體分子所連接發(fā)光體的微環(huán)境,通過(guò)發(fā)光體的熒光強(qiáng)度、熒光壽命、熒光光

7、譜形狀和熒光偏振等變化作為熒光信號(hào)輸出,實(shí)現(xiàn)對(duì)客體分子的選擇性識(shí)別和測(cè)定[3]。熒光分子探針在信息科學(xué)、藥物化學(xué)、生理學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域,尤其在對(duì)生物分子的檢測(cè)中有著十分廣泛的應(yīng)用。熒光團(tuán)上引入活性基團(tuán),如琥珀酰亞胺、異硫氰酸醋、馬來(lái)酰亞胺等,可以與生物分子上的胺基等基團(tuán)通過(guò)共價(jià)鍵特異性結(jié)合,從而對(duì)生物分子進(jìn)行熒光標(biāo)記。 通常一個(gè)用于檢測(cè)底物的熒光分子探針必須具備一些優(yōu)良的物理、化學(xué)性質(zhì),如：化學(xué)和光穩(wěn)定性、高選擇性及高靈敏度、瞬間響應(yīng)底物的能力、合適的溶解度、檢測(cè)系統(tǒng)的易操作性、熒光激發(fā)波長(zhǎng)應(yīng)盡量位于可見光區(qū)[4, 5]。 1.1 熒光的產(chǎn)生原理 分子熒光是指分子在輻射能如紫外、可見

8、光的照射下,電子躍遷至激發(fā)單重態(tài),并以無(wú)輻射馳豫方式回到第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí),由此再躍回到基態(tài)或基態(tài)中的其它能級(jí)時(shí)所發(fā)出的光[6]。由Alexander Jablonski 在1935 年提出的熒光產(chǎn)生的過(guò)程圖,常被稱為Jablonski 圖[7]〔見圖1-1〕。通常情況下,熒光試劑分子處于基態(tài),吸收光后,試劑分子的電子被激發(fā)而處于激發(fā)態(tài),基態(tài)和激發(fā)態(tài)都有單重態(tài)和三重態(tài)兩種類型?；衔锬軌虍a(chǎn)生熒光的最基本的條件是它發(fā)生多重性不變的躍遷時(shí)所吸收的能量小于斷裂最弱的化學(xué)鍵所需要的能量。其次,在化合物的結(jié)構(gòu)中必須有熒光基團(tuán)如-C=O、-N=O、-N=N、-C=N、-C=S等。當(dāng)這些基團(tuán)是分子

9、的共扼體系的一部分時(shí),則該化合物可能產(chǎn)生熒光。 圖1-1 發(fā)光系統(tǒng)的Jablonski 圖 Fig.1-1 Jablonski diagram for a photoluminescent system 1.2　熒光分子探針的結(jié)構(gòu)特征 典型的熒光分子探針通常由三個(gè)部分組成,即 <1> 接受體 或稱控制單元部分,它主要用于特異性地結(jié)合客體,同時(shí)它能夠通過(guò)外在的參數(shù)來(lái)可逆地調(diào)控開、關(guān)狀態(tài)；<2> 熒光團(tuán)部分,專管光能的吸收和熒光的發(fā)射,起著信號(hào)傳導(dǎo)作用,當(dāng)分析物質(zhì)與受體作用后,導(dǎo)致熒光團(tuán)光物理性質(zhì)<熒光強(qiáng)度、量子產(chǎn)率和熒光壽命等>變化

10、[8],用以發(fā)出信號(hào)指示底物已被捕獲；<3> 連接體或隔離基 用以連接接受體和熒光團(tuán)。 在熒光分子探針中主體和客體間通過(guò)不同的作用方式相結(jié)合,它們的形成主要依賴一些弱相互作用,如分子氫鍵、芳香π-π和Vander Waals作用等。但也有一些是通過(guò)共價(jià)鍵形成的,如硼酸衍生物與糖和羥基化合物的結(jié)合即是其中的一類。熒光分子探針在對(duì)客體的分析和檢測(cè)中有一些突出的優(yōu)點(diǎn),通過(guò)熒光強(qiáng)度的變化可以直觀地體現(xiàn)客體的存在；它具有高的靈敏度,甚至單個(gè)分子也能被檢測(cè)到；熒光傳感測(cè)量法是非侵入性的,對(duì)樣品不具破壞性；同時(shí)具有高的選擇性,能在微米水平上檢測(cè)離子。 1.3　熒光分子探針識(shí)別原理 1

11、.3.1 光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移 典型的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移〔Photoinduced Electron Transfer,PET〕體系是由包含電子給體的受體部分R〔Receptor〕,通過(guò)間隔基S〔Spacer,如-CH2-〕和熒光團(tuán)F〔Fluorophore〕相連而構(gòu)成的[9-11]。在PET熒光分子探針中,識(shí)別基團(tuán)與熒光團(tuán)之間的識(shí)別信息與熒光信號(hào)之間的轉(zhuǎn)化是靠光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移完成的。PET熒光分子探針的具體工作過(guò)程如下：具有電子給予能力的識(shí)別基團(tuán)能夠?qū)⑵涮幱谧罡吣芗?jí)的電子轉(zhuǎn)入激發(fā)態(tài)熒光團(tuán)因電子激發(fā)而空出的電子軌道,使被光激發(fā)的電

12、子無(wú)法直接躍遷回原基態(tài)軌道發(fā)射熒光,導(dǎo)致熒光團(tuán)的熒光淬滅；然而,當(dāng)識(shí)別基團(tuán)與客體結(jié)合后,降低了識(shí)別基團(tuán)的給電子能力,PET過(guò)程被減弱或不再發(fā)生,使熒光團(tuán)的熒光發(fā)射增強(qiáng)。因此在未結(jié)合客體之前,分子不發(fā)射熒光或熒光很弱。一旦受體與客體相結(jié)合,熒光團(tuán)就會(huì)發(fā)射出強(qiáng)熒光<見圖1-2>。PET熒光分子探針的作用機(jī)制可由前線軌道能量來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明[12]<圖1-3>。PET熒光分子探針中,多數(shù)都是以脂肪胺及其衍生物或芳胺及其衍生物作為識(shí)別基團(tuán),同時(shí)作為PET的電子給體<熒光淬滅基團(tuán)>；熒光團(tuán)和識(shí)別基之間的連接基一般是亞甲基、乙撐基或丙撐基等短鏈烷基,過(guò)長(zhǎng)的連接基將使PET效果變差。 圖1-2 PET熒光

13、分子探針一般原理圖 圖1-3 PET機(jī)制的前線軌道理論示意圖 1.3.2 分子電荷轉(zhuǎn)移 典型的ICT熒光分子探針是熒光團(tuán)上分別連接有強(qiáng)的推電子基和吸電子基,或是在和離子結(jié)合后形成一個(gè)強(qiáng)的推-拉電子體系。推電子基、吸電子基和熒光團(tuán)共扼相連,在光激發(fā)下會(huì)產(chǎn)生從電子給體向電子受體的電荷轉(zhuǎn)移。ICT熒光分子探針的受體單元往往是推-拉電子體系整體中的一部分,當(dāng)受體單元與客體結(jié)合時(shí),會(huì)對(duì)熒光團(tuán)的推-拉電子作用產(chǎn)生影響,或是減弱了分子電荷轉(zhuǎn)移,或是強(qiáng)化了電荷轉(zhuǎn)移,從而導(dǎo)致熒光光譜的變化,如熒光發(fā)生藍(lán)移或紅移<如圖1-4所示>

14、。一般情況下,ICT熒光分子探針對(duì)熒光強(qiáng)度的影響不如PET熒光傳感器那么顯著[13]。 圖1-4 ICT 熒光分子探針在金屬離子與其電子給體 或電子受體結(jié)合作用后熒光光譜移動(dòng)方向 Fig.1-4 Spectral displacements of ICT probes resulting from interaction of a bound cation with an electron-donating or electron-withdrawing group 1.4　熒光分子探針的研究進(jìn)展 1.4.1 萘酰亞胺類熒光分子探針 萘酰亞胺是一類重要的熒光化合物,特別是4

15、位有強(qiáng)烈供電基團(tuán)如氨基的衍生物都能夠發(fā)射強(qiáng)熒光、光穩(wěn)定性好、熒光發(fā)射波長(zhǎng)適中、Stocks位移大,經(jīng)常被用作高靈敏度熒光標(biāo)記物和對(duì)某些特定金屬離子具有響應(yīng)的光化學(xué)分子探針。 1 2 郭祥峰等[14]設(shè)計(jì)合成了N-丁基-4-<氮雜-15-冠-5>-1,8-萘酰亞胺,即化合物1在二氯甲烷溶液中可選擇性識(shí)別Li＋和Na＋,在Li＋和Na＋加入后,無(wú)論是熒光光譜還是吸收光譜都出現(xiàn)了顯著藍(lán)移,而K＋和Mg2＋對(duì)其的光譜沒(méi)有明顯影響?；衔?[15]是對(duì)Cu2+具有選擇性識(shí)別的熒光分子探針。 1.4.2 熒光素類熒光分子探針 Elizabeth M. Nolan等[16]合成

16、了含8-氨基喹啉的熒光素染料熒光傳感器3和4,它們與Zn2+的配合物分別地實(shí)現(xiàn)從42到150倍圍的熒光增強(qiáng),與Zn2+結(jié)合的配體熒光強(qiáng)度優(yōu)于與Mn2+ , Fe2+ , Co2+ , Cd2+ 和Hg2+的結(jié)合,且在4.3℃時(shí),kon可達(dá)〔3~4〕×106 M-1 s-1,脫離Zn2+瞬間使koff至150-160s-1,在毫秒實(shí)現(xiàn)了可逆性。1在過(guò)量的EDTA中,提取任意一種潛在的干擾離子,量子效率為0.〔λ=524 nm〕,而加入Zn2+后則使量子效率增大33倍至0.78〔λ=524 nm〕,光譜藍(lán)移。激光共焦與光子顯微鏡顯示4是細(xì)胞能透過(guò)的,而由于它與Zn2+弱的結(jié)合力,使Zn2+在體可以

17、作出響應(yīng),從而可以用于細(xì)胞專門性的識(shí)別Zn2+。 3 4 20XX,Elizabeth M. Nolan工作小組又[17]合成了兩種不對(duì)稱的熒光素類染料傳感器5和6,對(duì)Hg2+具有選擇性識(shí)別作用,與Hg2+〔1:1〕結(jié)合都形成包含一個(gè)單吡啶基-胺-硫醇金屬配合物,顯示出優(yōu)越的亮度。在中性pH值溶液中,熒光隨著吸收率的增加而增強(qiáng)。當(dāng)pH值增大時(shí),光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移使染料體淬滅增強(qiáng),而Hg2+ 的結(jié)合則減緩這種趨勢(shì)。6可以檢測(cè)水溶液中Hg2+ 達(dá)到ppb水平,從而可以用來(lái)檢測(cè)環(huán)境中相關(guān)的Hg2+濃度。 5 6

18、 1.4.3 氟硼類〔BODIPY〕熒光分子探針 BODIPY染料母體結(jié)構(gòu)周圍一般不直接連接對(duì)酸堿較敏感的氨基,羥基等,所以一般對(duì)酸堿不敏感,且熒光量子產(chǎn)率一般都比較高,具有相對(duì)較好的光穩(wěn)定性。熒光光譜半峰寬較窄,作為熒光標(biāo)識(shí)的時(shí)候有很好的靈敏度摩爾吸光系數(shù)ε很大,吸光效率比較高因此被廣泛的應(yīng)用于各種金屬離子的檢測(cè)測(cè)定pH值,識(shí)別中性分子及陰離子,進(jìn)行DNA標(biāo)記及測(cè)序,作為發(fā)光材料[18]。 Wu等[19]設(shè)計(jì)并合成了生物用Zn2 +熒光分子探針7。盡管分子中存在脂肪族叔氮原子,但是,7對(duì)pH并不敏感,其pKa被降為2.1。其原因可能由于BODIPY熒光團(tuán)的缺電子性減少了DPA叔氮原子的堿

19、性；另外,識(shí)別體的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致明顯的原子之間的空間排斥,結(jié)構(gòu)進(jìn)一步扭曲,氫質(zhì)子難以靠近叔氮原子?；衔?對(duì)Zn2 +的檢出限達(dá)10- 9 mol/L, 7的細(xì)胞滲透性很好,在細(xì)胞Zn2 +的熒光成像研究獲得了滿意的結(jié)果?；衔?[20]是單氮雜冠醚為受體的K+離子ICT熒光分子探針。 7 8 1.4.4羅丹明類熒光分子探針 羅丹明類化合物是以氧雜蒽為母體染料,基于它們優(yōu)秀的光學(xué)性質(zhì)如光穩(wěn)定性好、對(duì)pH不敏感、較寬的波長(zhǎng)圍和較高的熒光量子產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)廣泛被用作分子探針和傳感器應(yīng)用于復(fù)雜的生物體系的研究[21]。羅丹明類傳感器不僅具有高的吸光率和對(duì)某些金屬離子有熒光增強(qiáng)效應(yīng),還具有顏色效

20、應(yīng)。 Hong Zheng等[22]合成的化合物9,在水溶液中由可見光〔＞400nm〕照射時(shí)無(wú)吸收峰。當(dāng)加入Hg2+,9在波長(zhǎng)561nm處顯示一個(gè)新的最大吸收峰<λ=1.25×105M-1cm-1〕。這歸因于9上的N,S與Hg2+調(diào)節(jié)打開了螺環(huán)。它還顯示出強(qiáng)烈的紅紫色,高靈敏性的指示出水中的Hg2+。在561nm處,B的吸光率隨著Hg2+濃度升高而直線性上升。當(dāng)9濃度為1.0×10-5M時(shí),Hg2+最低可以被檢測(cè)到1.0×10-7M,達(dá)到ppb水平。 9 10 Yu Xiang[23]設(shè)計(jì)合成了一個(gè)新型的羅丹明類熒光分子探針10,研究顯示在乙醇和水溶液中對(duì)Fe3+的選擇性高于

21、其它同類金屬離子?；衔?0在緩沖液Tris-Hcl或純乙醇中均無(wú)顏色,當(dāng)加入Fe3+時(shí),迅速產(chǎn)生紫色和橙色熒光。當(dāng)加入其它離子如：Co2+, Ni2+, Zn2+ 等時(shí)并無(wú)顏色變化或只有輕微變化,即10能夠選擇性識(shí)別Fe3+,且可以檢測(cè)至Fe3+達(dá)10-5 M；而在乙醇中,則會(huì)新增一個(gè)λmax =557 nm的吸收峰。主要是由于10的螺環(huán)被打開,在500-600 nm圍有增強(qiáng)的熒光效應(yīng)。 1.4.5 香豆素類熒光分子探針 香豆素及其衍生物在溶液中具有高的量子效率和大的Stokes shift<70-100nm>,通過(guò)對(duì)其母體進(jìn)行化學(xué)修飾,可實(shí)現(xiàn)可見光區(qū)域連續(xù)的波長(zhǎng)變化。

22、科學(xué)家們常常用它們?cè)O(shè)計(jì)熒光分子探針的材料。 Valeur B小組[24]以杯[4]-冠醚為受體設(shè)計(jì)合成了可選擇識(shí)別Cs+ 的化合物11,在水中產(chǎn)生強(qiáng)熒光<Φf =0.4>。11與Cs+ 絡(luò)合后熒光增強(qiáng)并導(dǎo)致吸收光譜紅移10nm。這可解釋為在11·Cs+ 絡(luò)合物中Cs+與兩個(gè)磺酸根的近距離作用導(dǎo)致香豆素6,7位氧原子附近形成負(fù)電荷籠罩,提高了氧原子的供電能力使ICT效應(yīng)增強(qiáng)。 11 Suzuki K等[25]開發(fā)的Mg2+熒光傳感器是在香豆素的3位連接乙酰氧甲基而成化合物12、13,它們與Mg2+形成1:1絡(luò)合物并使吸收光譜紅移20nm,熒光光譜紅移10nm。相對(duì)Ca2+而言,它們對(duì)M

23、g2+有較高的選擇性,將它們?cè)赑C12活細(xì)胞中進(jìn)行Mg2+熒光成像,結(jié)果表明Mg2+主要分布在細(xì)胞質(zhì)部分<強(qiáng)熒光>而不是細(xì)胞核部分<弱熒光>,這些均是Mg2+與香豆素β-二酮部分強(qiáng)烈結(jié)合的結(jié)果[26]。 12 13 由Suzuki K等[27]合成的化合物14是第一個(gè)針對(duì)Ca2+-Mg2+多分析物的單分子熒光傳感器。在14中位于香豆素供電位置6,7位的O,O′-雙<2-氨苯基>乙二醇-N,N,N′,N′-四乙酸是Ca2+的選擇性受體,而位于吸電位置的β-二酮卻是Mg2+的良好受體,14· Ca2+ 引起吸收光譜藍(lán)移45nm,熒光光譜藍(lán)移5nm；而14·Mg2+卻引起

24、吸收光譜紅移21nm,熒光光譜紅移5nm。 14 15 Katerinopoulos H E研究組[28]將7-氨基-4-甲基香豆素與三<2-氨乙基>胺相連合成比率Zn2+熒光傳感器15。在HEPES緩沖溶液中,15與Zn2+絡(luò)合后激發(fā)波長(zhǎng)從359nm藍(lán)移至337nm,在359nm激發(fā)15·Zn2+時(shí)熒光強(qiáng)度呈下降趨勢(shì),而在337nm處激發(fā)隨Zn2+濃度增加熒光強(qiáng)度略有提高,最大熒光波長(zhǎng)保持在450nm,體系中其它離子的存在并未明顯影響15對(duì)Zn2+的識(shí)別選擇性。 20XX,Heder R C等[29]分別以3-羥基吡啶-4-酮和3

25、-羥基吡喃-4-酮為受體合成了兩個(gè)系列23個(gè)香豆素類Fe2+熒光傳感器16,它們是以6種類型的香豆素衍生物為熒光團(tuán),分別通過(guò)氨基、碳碳單鍵、碳碳雙鍵與兩個(gè)受體的不同部位連接而成。Fe3+對(duì)吡啶酮類為受體的傳感器產(chǎn)生明顯的熒光淬滅效果,而對(duì)吡喃酮類傳感器淬滅適當(dāng),主要原因是前者對(duì)Fe3+有更高的結(jié)合常數(shù)<約比后者大104倍>,此外兩種受體對(duì)Fe3+有較高的結(jié)合力,從而利于Fe2+在需氧條件下的氧化,所以這些傳感器適于監(jiān)測(cè)Fe2+和Fe3+的混合水平。 16 17 圖1-5 17·Hg2+絡(luò)合結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè) 20XX,Qian X H小組[30]報(bào)道了基于ICT機(jī)理的新型比率Hg

26、2+熒光傳感器17,它是在香豆素的6,7位連接四酰胺受體而成。在17中形成了以苯胺兩個(gè)富電子N原子為電子供體而羰基和苯并噻唑?yàn)殡娮邮荏w的ICT體系。在Hg2+<40 equiv>存在時(shí)可使熒光光譜從567nm藍(lán)移至475nm<約100nm>,熒光由橙色變?yōu)樗{(lán)綠色。在考察的過(guò)渡金屬離子中,只有Hg2+在中性緩沖水溶液中可調(diào)節(jié)17的熒光性質(zhì)。在17·Hg2+ 絡(luò)合結(jié)構(gòu)中,兩個(gè)去質(zhì)子酰胺的N原子和鄰苯二胺的兩個(gè)N原子對(duì)Hg2+形成四面體配位,而另兩個(gè)未絡(luò)合的酰胺臂產(chǎn)生空間位阻限制了其自由旋轉(zhuǎn)<圖1-5>,從而利于17·Hg2+的形成。 1.5　本論文研究的主要容 近年來(lái),以香豆素類為基礎(chǔ)的

27、熒光分子探針逐漸成為一個(gè)新興的研究熱點(diǎn)。從分子結(jié)構(gòu)上看,香豆素類化合物是結(jié)構(gòu)較為特殊的肉桂酸酯,其功能很大程度上取決于香豆素環(huán)上取代基的性質(zhì),尤其是3-、4-位有吸電子基,6-、7-位有供電子基的衍生物都能發(fā)射強(qiáng)的熒光,光穩(wěn)定性好,熒光量子產(chǎn)率高,熒光發(fā)射波長(zhǎng)圍較大,Stokes位移大,更有益于研究應(yīng)用。盡管熒光分子探針的設(shè)計(jì)已有一些指導(dǎo)原理,但分子結(jié)構(gòu)的差異對(duì)探針的影響還是難以預(yù)測(cè)的,因此需要合理的思考和設(shè)計(jì),并通過(guò)大量的試驗(yàn)和測(cè)試來(lái)驗(yàn)證。 本論文依據(jù)熒光分子探針的基本原理,以7-二乙胺基香豆素-3-甲酸乙酯為原料,合成了兩個(gè)香豆素類熒光分子探針；用1HNMR、MS手段對(duì)目標(biāo)分子進(jìn)行了結(jié)構(gòu)

28、表征；利用紫外-可見分光度計(jì)、熒光分光光度計(jì)對(duì)目標(biāo)分子進(jìn)行不同類型金屬離子的識(shí)別評(píng)價(jià)。 二、　實(shí)驗(yàn)部分 2.1　原料與儀器 2.1.1 主要原料及試劑 實(shí)驗(yàn)所用主要原料及試劑見表2-1 藥品名稱 規(guī)格 生產(chǎn)單位 4-水醛 A.R 成宇化工 丙二酸二乙酯 CP 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑廠 甲苯 A.R 市新化試劑廠 乙腈 A.R XX市科密歐化學(xué)試劑 六氫吡啶 A.R 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑 石油醚 A.R XX市科密歐化學(xué)試劑 二氯甲烷 A.R XX市科密歐化學(xué)試劑 甲醇 A.R XX市科密歐化學(xué)試劑 丙酮 A

29、.R XX市科密歐化學(xué)試劑 乙酸乙酯 A.R XX市凱學(xué)試劑 無(wú)水乙醇 A.R XX市凱學(xué)試劑 水合肼80% A.R XX市東麗區(qū)天大化學(xué)試劑廠 水醛 CP XX市科密歐化學(xué)試劑 二甲基亞砜 A.R XX市凱學(xué)試劑 三氯甲烷 A.R XX市凱學(xué)試劑 四氫呋喃 A.R XX縱橫興工貿(mào) 鹽酸 CP 市永強(qiáng)合成化工廠 氫氧化鈉 A.R XX市東麗區(qū)天大化學(xué)試劑廠 石英砂 40-70目 XX市石英鐘廠霸州市化工分廠 表2-1 主要原料及試劑 2.1.2 主要儀器 實(shí)驗(yàn)所用主要儀器見表2-2 表2-2 主要設(shè)備及儀

30、器 儀器名稱 型號(hào) 生產(chǎn)單位 電子天平 BS124S 賽多利斯儀器系統(tǒng) 循環(huán)水式真空泵 SHZ-D<Ⅲ> 鞏義市英峪予華儀器廠 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 RE-52AA 嘉鵬科技 手提紫外檢測(cè)燈 ZF-7A 顧村電光儀器廠 暗箱式紫外檢測(cè)燈 ZF-20D 顧村電光儀器廠 磁力加熱攪拌電熱套 DHT 鄄城華魯電熱儀器 控溫磁力攪拌器 SZCL型 鞏義市英峪予華儀器廠 電熱鼓風(fēng)干燥箱 WG-43 XX市泰斯特儀器 真空干燥箱 DZ-1BC型 XX市泰斯特儀器 精密pH計(jì) PHS-25C 康儀儀器 雙光束紫外可見分光光度計(jì) TU-1901 普

31、析通用儀器XX公司 熒光分光光度計(jì) LS55 美國(guó)perkin elmer公司 超導(dǎo)核磁共振儀 Brucker 400 瑞士Brucker公司 Ion Trap LC/MS 6310 Agilent Technologies 2.2　合成原理 2.2.1化合物a的合成原理 2.2.2化合物b的合成原理 2.3 目標(biāo)化合物的合成及表征 2.3.1 化合物a的合成與表征 在500mL三頸燒瓶中,依次加入2.27g <11.78mmol>4-氮氮二乙胺基水醛、2.84g <17.76mmol>丙二酸二乙酯、3.01g<35.4mmol>六氫吡啶、45mL甲

32、苯、90mL乙腈,氬氣保護(hù)下回流反應(yīng)12h。粗產(chǎn)物經(jīng)硅膠柱分離,洗脫劑為二氯甲烷/乙酸乙酯<12:1,V/V>,得黃色固體1,產(chǎn)率：1.92g<56.3%>。δH<400MHz;CDCl3>: 8.43, 7.36 ,6.61,6.47, 4.38, 3.45, , 1.24 . 在100mL三頸燒瓶中,加入0.511g7-二乙氨基香豆素-3甲酸乙酯,然后滴加0.5ml水合肼,在室溫、氬氣保護(hù)下反應(yīng)1小時(shí)10分鐘,減壓抽濾,用無(wú)水乙醇洗滌3-4次,得黃綠色固體2,真空干燥,產(chǎn)

33、率：0.197g<40.5%>。1H-NMR <400 MHz, CDCl3 >: δH 9.73 ,8.68 ,7.42, 6.67, 6.499,4.176,3.48,1.26.API-ES MS positive: m/z [M+H+]=276.2, [M+Na＋]＝298.1. 在100mL三頸燒瓶中,加入黃色固體2 0.101g,然后加入15ml無(wú)水乙醇使其溶解,滴加5滴水醛,在

34、室溫、氬氣保護(hù)下攪拌回流反應(yīng)5h,減壓抽濾,用無(wú)水乙醇洗滌3-4次,得桔黃色固體3,真空干燥,產(chǎn)率：0.077g<55.4%>。1H-NMR<400 MHz, CDCl3 >: δH 11.82,11.20,8.77, 8.32, 7.45, 7.26, 7.00, 6.87, 6.70,6.49, 3.47, 1.24

35、2 Hz,6H>。API-ES MS positive:m/z [M+H+]=380.3, [M+ Na+]=402.2. 2.3.2 化合物b的合成與表征 在500mL三頸燒瓶中,依次加入2.27g <11.78mmol>4-氮氮二乙胺基水醛、2.84g <17.76mmol>丙二酸二乙酯、3.01g<35.4mmol>六氫吡啶、45mL甲苯、90mL乙腈,氬氣保護(hù)下回流反應(yīng)12h。粗產(chǎn)物經(jīng)硅膠柱分離,洗脫劑為二氯甲烷/乙酸乙酯<12:1,V/V>,得黃色固體1,產(chǎn)率：1.92g<56.3%>。δH<400MHz;CDCl3;Me4Si>: 6.61, 6.47

36、2.4Hz,1H>, 4.38, 3.45, 1.39, 1.24. 在100mL三頸燒瓶中,加入0.511g7-二乙氨基香豆素-3甲酸乙酯,然后加入15ml無(wú)水乙醇使其溶解,滴加0.5ml水合肼,在氬氣保護(hù)下反應(yīng)4小時(shí),減壓抽濾,用無(wú)水乙醇洗滌3-4次,得黃綠色固體2,真空干燥,產(chǎn)率：0.197g<40.5%>。1H-NMR <400 MHz, CDCl3 >: δH 9.73 ,8.68 ,7.42, 6.67, 6.499

37、.4Hz,1H>,4.176,3.48,1.26.API-ES MS positive: m/z [M+H+]=276.2, [M+Na＋]＝298.2. 在50mL三頸燒瓶中,加入黃色固體2 0.046g,然后加入0.08ml異硫氰酸苯酯,在室溫、氬氣保護(hù)下反應(yīng)十分鐘,減壓抽濾,用無(wú)水乙醇洗滌3-4次,得黃綠色顆粒狀固體3,產(chǎn)率：0.060g<87.5%>。1H-NMR <400 MHz, DMSO-d6>: δH 9.778,8.71,7.74, 7.51

38、,7.34, 7.15, 6.85, 6.66,3.52, 1.16。API-ES MS positive:m/z [M+H+]=411.1, [M+ Na+]=433.1. 2.4紫外及熒光光譜的測(cè)定 2.4.1 不同溶劑中的光譜研究 準(zhǔn)確稱取待測(cè)化合物,將其移入5mL容量瓶中,用二氯甲烷定容,配成1.0×10-3mol/L的母液。分別移取50μL溶液于5mL容量瓶中,用氮?dú)獯蹈啥燃淄?再分別用選

39、定的溶劑定容,待樣品完全溶解得濃度1.0×10-5mol/L溶液。測(cè)定其紫外光譜。利用不同溶劑中紫外光譜的最大吸收波長(zhǎng)作為熒光光譜的激發(fā)波長(zhǎng),測(cè)定熒光光譜。 2.4.2 摩爾消光系數(shù)的測(cè)定 利用紫外可見吸收光譜測(cè)定化合物的摩爾消光系數(shù)。計(jì)算式如下： A=εcl, 其中,A代表吸收強(qiáng)度,ε為摩爾消光系數(shù),c 是化合物的濃度,l 為檢測(cè)用的石英池的厚度。 2.4.3 Stokes位移計(jì)算 Stokes位移是熒光化合物重要的物理常數(shù)之一。它可以表明熒光化合物在基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間性能和結(jié)構(gòu)的差異。Stokes位移按照式計(jì)算： νA –νF = <1/λA -1/λF >×107 cm-1

40、 其中：νA,νF 分別表示最大吸收頻率和最大發(fā)射頻率〔用波數(shù)表示〕,λA,λF分別表示最大吸收波長(zhǎng)和最大發(fā)射波長(zhǎng)〔用nm表示〕。 2.4.4 對(duì)金屬離子的識(shí)別測(cè)定 在乙腈中進(jìn)行金屬離子的識(shí)別測(cè)定?；衔锓肿拥臐舛葹?.0×10-5 mol/L和5×10-6mol/L,分別加入設(shè)計(jì)量的NaNO3、KNO3、Mg2、Ca2、Co2、Zn2、Ni2、Cd2、Cu2、FeCl2、Fe3、Cr3、Pb2、HgCl2、AgNO3測(cè)定其紫外及熒光光譜。 三、　

41、結(jié)果與討論 3.1　化合物a的光譜解析及對(duì)金屬離子的識(shí)別 3.1.1 化合物a在不同溶劑中的紫外及熒光光譜 圖3-1、圖3-2分別為化合物a在不同溶劑中的紫外-可見吸收光譜和熒光光譜,表3-1為相應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)表。 圖3-1 化合物a在不同溶劑中的紫外光譜 圖3-2 化合物a在不同溶劑中的熒光光譜 <激發(fā)波長(zhǎng)430nm,sensor濃度1×10-5mol/L> 表3-1 化合物a在不同溶劑中的光譜數(shù)據(jù) 溶劑 labs lem ε <105?L?mol-1?cm-1> Δmaxn IF DMSO

42、 436 484 0.408 2274.62 179.381 methanol 436 480 0.435 2102.44 114. acetonitrile 432 476 0.588 2139.74 219.982 acetone 430 474 0.548 2158.77 380.359 THF 426 470 0.493 2197.58 337.661 由表3-1數(shù)據(jù)可知,化合物a在不同有機(jī)溶劑中的紫外及熒光光譜明顯不同。隨溶劑極性的減弱,熒光呈增強(qiáng)趨勢(shì)。在THF溶劑中與在DMSO溶劑中相比較,化合物a的紫外吸收波長(zhǎng)藍(lán)移約10

43、 nm,而熒光明顯增強(qiáng),增強(qiáng)88.2%。化合物a在丙酮中較在其它溶劑中的熒光光譜增強(qiáng)最為明顯,增強(qiáng)112.0%。 3.1.2 DMSO中化合物a對(duì)金屬離子的識(shí)別 圖3-3為在DMSO中化合物a對(duì)常見的金屬離子識(shí)別的熒光光譜。表3-2為相應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)表。 圖3-3化合物a對(duì)不同金屬離子響應(yīng)的熒光光譜 <在DMSO：Tris-HCl緩沖溶液〔pH=7.4〕=8：2體系中,sensor濃度5×10-6mol/L,加入20倍離子,激發(fā)波長(zhǎng)443n

44、m> 表3-2DMSO中化合物a對(duì)不同金屬離子識(shí)別的光譜數(shù)據(jù) lem IF a 491 246.689 a+Ag+ 490.5 205.114 a+Ca2+ 490.5 224.547 a+Cd2+ 490.5 218.221 a+Co2+ 497.5 13.941 a+Cr3+ 490.5 203.999 a+Cu2+ 492 2.648 a+ Fe2+ 493 20.407 a+Fe3+ 491.5 35.668 a+Hg2+ 491 204.881 a+K+ 490 223.907 a+

45、Mg2+ 491 212.017 a+Na+ 490 209.711 a+Ni2+ 498.5 6.651 a+Pb2+ 490 200.456 a+Zn2+ 492 197.96 由DMSO中化合物a對(duì)不同金屬離子響應(yīng)的熒光光譜及表中數(shù)據(jù)可知,化合物a加入Ni2+后,熒光最大發(fā)射波長(zhǎng)紅移7.5 nm,熒光淬滅97.3%；加入K+、Na+、Pb2+后,熒光最大發(fā)射波長(zhǎng)藍(lán)移1 nm,熒光淬滅9.2%、15.0%和18.7%；而其他離子加入化合物a溶液中,熒光最大發(fā)射波長(zhǎng)沒(méi)有明顯變化,但加入Cu2+后,熒光淬滅98.9%；加入Co2+后,熒光淬滅94.3%。 對(duì)于

46、Ni2+、Co2+使化合物a發(fā)生最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)的紅移,并伴隨著熒光的部分淬滅,而這兩種離子在熒光分子探針領(lǐng)域中的識(shí)別現(xiàn)在還是個(gè)難點(diǎn),說(shuō)明它們的結(jié)構(gòu)及對(duì)探針影響的方式是相似的。對(duì)于化合物a來(lái)說(shuō),一方面,它是推拉π電子體系,其中N,N-二乙基作為電子給體,香豆素是電子受體。這導(dǎo)致了整個(gè)探針?lè)肿泳哂幸欢ǖ呐紭O性質(zhì)。當(dāng)化合物a未與Ni2+、Co2+絡(luò)合時(shí),整個(gè)體系具有一定的偶極距,當(dāng)熒光團(tuán)被一定波長(zhǎng)的光激發(fā)后,會(huì)進(jìn)一步增加分子從電子給體到電子受體的電荷轉(zhuǎn)移,這時(shí)在熒光光譜上表現(xiàn)出一定的最大發(fā)射波長(zhǎng)和熒光強(qiáng)度。當(dāng)受體上雜原子上的孤對(duì)電子與Ni2+、Co2+絡(luò)合上之后,對(duì)熒光團(tuán)的推拉電子體系產(chǎn)生了影響,

47、也就是對(duì)分子從電子給體到電子受體的電荷轉(zhuǎn)移產(chǎn)生了影響,進(jìn)而使熒光光譜發(fā)生了紅移。另一方面,可能由于Ni2+、Co2+的存在,與香豆素?zé)晒鈭F(tuán)之間還存在著電子和能量的轉(zhuǎn)移,因此使熒光發(fā)生了淬滅。 對(duì)于Cu2+、使化合物a發(fā)生的熒光強(qiáng)烈淬滅,因?yàn)闆](méi)有伴隨著最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)的明顯移動(dòng),有可能是因?yàn)榻饘匐x子與熒光團(tuán)之間存在著電子或能量轉(zhuǎn)移引起熒光團(tuán)的熒光淬滅。 綜上所述,化合物a對(duì)金屬離子分別表示出一定的敏感性,但是要成為具有應(yīng)用價(jià)值的熒光分子傳感器,還需要進(jìn)一步進(jìn)行修飾。 3.2　化合物b的光譜解析及對(duì)金屬離子的識(shí)別 3.2.1 化合物b在不同溶劑中的紫外及熒光光譜 圖3-4、圖3-5分別為

48、化合物b在不同溶劑中的紫外-可見吸收光譜和熒光光譜,表3-3為相應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)表。 圖3-4 化合物b在不同溶劑中的紫外光譜 〔sensor濃度1×10-5mol·L-〕 圖3-5 化合物b在不同溶劑中的熒光光譜 〔sensor濃度1×10-5mol·L-1,激發(fā)波長(zhǎng)425nm〕 表3-3 化合物b在不同溶劑中的光譜數(shù)據(jù) 溶劑 labs lem ε <105?L?mol-1?cm-1> Δmaxn IF DMSO 429 482 0.546 2563.14 151.984 methano

49、l 426 478.5 0.591 2575.53 109.716 acetonitrile 425 479 0.604 2652.59 165.533 acetone 423 475 0.582 2588.03 192.12 THF 421 474 0.583 2655.92 248.312 由表中數(shù)據(jù)可知,化合物b在不同有機(jī)溶劑中的紫外及熒光光譜明顯不同。隨著溶劑極性的減弱,熒光呈增強(qiáng)趨勢(shì)。在THF溶劑中與在DMSO溶劑中相比較,化合物b的紫外吸收波長(zhǎng)藍(lán)移約8 nm,熒光光譜變化也比較明顯,熒光強(qiáng)度隨溶劑極性減弱呈增強(qiáng)現(xiàn)象,增強(qiáng)63.4%?；?/p>

50、合物b在甲醇溶劑中較在其它溶劑中的熒光光譜有淬滅現(xiàn)象。 3.2.2 乙腈中化合物b對(duì)金屬離子的識(shí)別 圖3-6、圖3-7分別為化合物b在乙腈中對(duì)常見的金屬離子識(shí)別的熒光光譜。表3-4為相應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)表。 圖3-6 乙腈中化合物b對(duì)不同金屬離子響應(yīng)的熒光光譜 <在乙腈中：Tris-HCl=7：3體系中,sensor濃度1×10-5mol·L-1,加入20倍金屬陽(yáng)離子,激發(fā)波長(zhǎng)425nm> 表3-4乙腈中化合物b對(duì)不同金屬離子識(shí)

51、別的光譜數(shù)據(jù) lem IF a 482 96.025 a+ Na+ 482.5 84.335 a+ K+ 483.5 86.364 a+ Ca2+ 481 87.047 a+ Cd2+ 483 67.895 a+ Fe3+ 484 67.474 a+ Hg2+ 501.5 156.949 a+ Zn2+ 484 57.235 a+ Cu2+ 502 182.674 a+ Fe2+ 484.5 42.69 a+ Ni2+ 485 14. a+ Ag+ 482 78.698 a+ Pb2+

52、 487.5 92.135 a+ Cr3+ 482.5 80. a+ Mg2+ 482 83.756 a+ Co2+ 505.5 47.143 由乙腈中化合物b對(duì)不同金屬離子響應(yīng)的熒光光譜及表中數(shù)據(jù)可知,當(dāng)加入Co2+后,最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)紅移23.5 nm,并且熒光淬滅50.9%；加入Na+、K+、Ca2+、Cd2+、Fe3+、Zn2+、Fe2+、Ni2+、Ag+、Cr3+、Mg2+后,最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)沒(méi)有明顯變化,但熒光有不同程度的淬滅；加入Cd2+、Fe3+、Zn2+、Fe2+、Ni2+、Co2+后,熒光淬滅分別為29.3%,29.7%,40.4%,55.5%,85

53、.3%,50.9%；特別是加入Ni2+后,熒光淬滅85.3%；而加入Hg2+、Cu2+后,最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)分別紅移19.5 nm和20 nm,熒光分別增強(qiáng)為63.4%倍和90.2%倍。 對(duì)于Hg2+、Cu2+使化合物b產(chǎn)生的熒光增強(qiáng)。是由于化合物b沒(méi)有與金屬離子絡(luò)合時(shí),當(dāng)受到一定波長(zhǎng)的光激發(fā)時(shí),香豆素將其處于高能級(jí)的電子轉(zhuǎn)入激發(fā)態(tài),熒光團(tuán)因電子激發(fā)而空出電子軌道,而此時(shí)受體上雜原子上的孤對(duì)電子經(jīng)由連接臂轉(zhuǎn)入熒光團(tuán)因電子激發(fā)而空出的電子軌道,這樣使被激發(fā)的電子無(wú)法直接躍遷回原基態(tài)軌道,導(dǎo)致熒光團(tuán)淬滅,因此,化合物b在與金屬離子絡(luò)合之前是處于熒光淬滅狀態(tài)。當(dāng)化合物b與Hg2+、Cu2+絡(luò)合后,

54、也就是受體上的雜原子的孤對(duì)電子被Hg2+、Cu2+俘獲,這時(shí)受體就不能夠提供電子轉(zhuǎn)入熒光團(tuán)因電子激發(fā)而空出的電子軌道,因此被激發(fā)的電子又可以直接躍遷回原基態(tài)軌道,從而熒光發(fā)生增強(qiáng)。 對(duì)于Na+、K+、Cd2+、Fe3+、Zn2+、Fe2+、Ni2+、Ag+、Cr3+、Mg2+對(duì)化合物b最大發(fā)射波長(zhǎng)影響及熒光淬滅。一方面,化合物b是推拉π電子體系,其中N,N-二乙基作為電子給體,香豆素是電子受體。這導(dǎo)致了整個(gè)探針?lè)肿泳哂幸欢ǖ呐紭O性質(zhì)。當(dāng)化合物b未與金屬離子絡(luò)合時(shí),整個(gè)體系具有一定的偶極距,當(dāng)熒光團(tuán)被一定波長(zhǎng)的光激發(fā)后,會(huì)進(jìn)一步增加分子從電子給體到電子受體的電荷轉(zhuǎn)移,這時(shí)在熒光光譜上表現(xiàn)出一定

55、的最大發(fā)射波長(zhǎng)和熒光強(qiáng)度。當(dāng)受體上雜原子上的孤對(duì)電子與這些離子絡(luò)合上之后,對(duì)熒光團(tuán)的推拉電子體系產(chǎn)生了影響,也就是對(duì)分子從電子給體到電子受體的電荷轉(zhuǎn)移產(chǎn)生了影響,進(jìn)而使熒光光譜發(fā)生了變化。另一方面,可能由于這些離子的存在,與香豆素?zé)晒鈭F(tuán)之間還存在著電子和能量的轉(zhuǎn)移,因此使熒光發(fā)生了淬滅。 對(duì)于Cu2+對(duì)化合物b最大發(fā)射波長(zhǎng)影響及熒光增強(qiáng)。一方面,化合物b是推拉π電子體系,當(dāng)受體上雜原子上的孤對(duì)電子與Cu2+絡(luò)合之后,對(duì)香豆素?zé)晒鈭F(tuán)的推拉電子體系產(chǎn)生了影響,也就是對(duì)分子從電子給體到電子受體的電荷轉(zhuǎn)移產(chǎn)生了影響,進(jìn)而使熒光光譜發(fā)生了變化。另一方面,是由于化合物b沒(méi)有與金屬離子絡(luò)合時(shí),當(dāng)受到一定波

56、長(zhǎng)的光激發(fā)時(shí),香豆素將其處于高能級(jí)的電子轉(zhuǎn)入激發(fā)態(tài),熒光團(tuán)因電子激發(fā)而空出電子軌道,而此時(shí)受體上雜原子上的孤對(duì)電子經(jīng)由連接臂轉(zhuǎn)入熒光團(tuán)因電子激發(fā)而空出的電子軌道,這樣使被激發(fā)的電子無(wú)法直接躍遷回原基態(tài)軌道,導(dǎo)致熒光團(tuán)淬滅,因此,探針b在與金屬離子絡(luò)合之前是處于熒光淬滅狀態(tài)。當(dāng)化合物b與Cu2+絡(luò)合后,也就是受體上的雜原子的孤對(duì)電子被Cu2+俘獲,這時(shí)受體就不能夠提供電子轉(zhuǎn)入熒光團(tuán)因電子激發(fā)而空出的電子軌道,因此被激發(fā)的電子又可以直接躍遷回原基態(tài)軌道,從而熒光發(fā)生增強(qiáng)。 四、結(jié) 論 1、以7-二乙胺基香豆素-3-甲酸乙酯、水合肼、水醛和異硫氰酸苯酯為原料合

57、成了兩種香豆素骨架熒光分子探針：7-N,N,-二乙氨基香豆素-3-甲酰水醛腙〔a〕, 7-N,N,-二乙氨基香豆素-3-甲酰氨基苯硫脲〔b〕,用1HNMR,MS等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。 2、它們?cè)诓煌瑯O性溶劑中的紫外光譜和熒光光譜,反映了它們均對(duì)溶劑環(huán)境產(chǎn)生一定的依賴性。 3、考察了它們對(duì)金屬離子的識(shí)別,在DMSO/Tris-HCl緩沖溶液體系中和乙腈/Tris-HCl緩沖溶液體系中,化合物a和b對(duì)金屬離子的識(shí)別效果是明顯不同的。離子識(shí)別結(jié)果表明：化合物a對(duì)Cu2+ 、Co2+表現(xiàn)為熒光淬滅識(shí)別,淬滅效率分別為98.9%和94.3%；化合物a對(duì)于Co2+、Ni2+最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)紅移分別

58、為6.5nm、7.5nm,淬滅效率分為94.3%、97.3%,表現(xiàn)出對(duì)Co2+和Ni2+較好的敏感性。化合物b對(duì)Cu2+、Hg2+表現(xiàn)為熒光增強(qiáng)識(shí)別,增強(qiáng)效率分別為90.2%和63.4%,而對(duì)Ni2+表現(xiàn)為熒光淬滅識(shí)別,淬滅效率為85.3%。 致 謝 在為期三個(gè)半月的畢業(yè)論文走向尾聲之際,飽含著興奮與激動(dòng)的心情,我要感謝身邊所有幫助過(guò)我的人。 首先感謝我的導(dǎo)師小冬老師,將我?guī)霟晒夥肿犹结樳@樣一個(gè)新興的研究領(lǐng)域,讓我身處科學(xué)研究的氛圍之中,領(lǐng)略到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。老師豐富扎實(shí)的理論知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)XX的科學(xué)態(tài)度、謙和樸實(shí)的處世原則和堅(jiān)持不懈的奮斗精神都是我今后學(xué)習(xí)工作中的榜樣。老師對(duì)整個(gè)論文工作

59、投入了大量心血,他的悉心指導(dǎo)和熱忱關(guān)懷促使我順利完成論文,在此,向老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。 其次感謝實(shí)驗(yàn)室里的高愛美師姐、柴占永師兄,在實(shí)驗(yàn)之初教會(huì)我儀器的使用,在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中幫助我把握了實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié),使我能夠有序,規(guī)的完成實(shí)驗(yàn)。他們勤奮好學(xué),刻苦鉆研的XX精神,樂(lè)于助人,自信樂(lè)觀的生活態(tài)度都深深的感染了我,使我能夠快樂(lè),充實(shí),自信的度過(guò)了整個(gè)畢業(yè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。 感謝實(shí)驗(yàn)室其他同學(xué)在實(shí)驗(yàn)研究方面給予的支持,關(guān)心與幫助。感謝老師在實(shí)驗(yàn)儀器方面給予的支持與幫助。 參考文獻(xiàn)： [1] 朱維平, 徐玉芳, 錢旭紅. 具有重要生物學(xué)意義的重金屬及過(guò)渡金屬離

60、子熒光分子探針[J]. 化學(xué)進(jìn)展, 2007, 19<9>: 1229-1238. [2] 許勝, 斌, 田禾. 陰離子熒光化學(xué)傳感器新進(jìn)展[J]. 化學(xué)進(jìn)展, 2006, 18<6>: 687-697. [3] 徐海云, 珍, 于艷紅, 等. 硼-二吡咯亞甲基染料類分子熒光傳感器[J]. 無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 21<5>: 617-625. [4] Kimura, E., Koike, T. Recent development of zinc-fluorophores [J]. Chem. Soc. Rev, 1998, 27: 179-184. [5] Kimura, E.

61、,Aoki, S. Chemistry of zinc<Ⅱ> fluorophore sensors [J]. Biometals, 2001, 14: 191-204. [6] 宋心琦. 光化學(xué): 原理·技術(shù)·應(yīng)用[M]. : 高等教育, 2001: 102-142. [7] Valeur B. Molecular Fluorescence Principles and Applications[M]. Weinheim: Wiley-VCH, 2002. [8] 春雷, 龔淑玲, 遠(yuǎn)蔭. 基于杯芳烴的陽(yáng)離子熒光分子探針的研究進(jìn)展[J]. 有機(jī)化學(xué), 2007, 27<7>:

62、 795-805. [9] Gunnlaugsson T., Ali H D P., Glynn M et al. Fluorescent photoinduced electron transfer sensorsfor anions, From design to potential application[J]. Journal of Fluorescence, 2005, 15 <3>: 287-299. [10] Luo H Y., Jiang J H., Zhang X B et al. Synthesis of porphyrin-appended terpyri

63、dine as a chemosensorfor cadmium based on fluorescent enhancement[J]. Talanta, 2007, 72 <2>: 575-581. [11] Feng L H., Chen Z B. Screening mercury with selective fluorescent chemosensor[J]. Sensors andActuators B-Chemical, 2007, 122 <2>, 600-604. [12] 蔣林玲, 丁立平, 道道, 等. 基于PET過(guò)程的分子開關(guān)型熒光傳感器研究進(jìn)展[J]

64、. 應(yīng)用化學(xué), 2006, 23<10>: 1069-1075. [13] 樊美公. 光化學(xué)基本原理與光子學(xué)材料科學(xué)[M]. 科學(xué), 2001: 319-336. [14] 郭祥峰, 朱寶存, 媛媛. 4-<氮雜-15-冠-5>-1, 8-萘酰亞胺熒光探針的合成及性能研究[J]. 有機(jī)化學(xué), 2006, 26<4>: 504-507. [15] Xu Z C, Xiao Y, Qian X H et al. Rationmetric and selective fluorescent sensor for Cu-Ⅱ based on internal charg

65、e transfer [J]. Organic Letters, 2005, 7<5>: 889-892. [16] Nolan E M, Jaworski J, Okamoto K I. QZ1 and QZ2: Rapid, Reversible quinoline-derivatized Fluoresceins for sensing biological Zn [J]. Am. Chem. Soc., 2005, 127 <48>: 16812-16823. [17] Nolan E M, Racine M E, Lippard S J. Selective H

66、g detection in aqueous solution with thiol derivatized fluoresceins [J]. Inorg. Chem., 2006, 45: 2742-2749. [18] 王紅萍, 崔愛軍, 田茂忠, 等. 氟硼熒 染料的研究進(jìn)展[J]. 當(dāng)代化工, 2007, 36<2>: 198-201. [19] Yunkou Wu, Xiaojun Peng, Binchen Guo, et al. Boron Dipyrromethene Fluorophore Based Fluorescence Sensor for the Selective Imaging of Zn2+ in living Cells[J]. Organic & Biomolecular Chemistry, 2005, 3, 1387-1392. [20] Baruah M, Qin W W, Vallee R A l, et al. A highly potassium-selective ratiometric fluores