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萘酰亚胺类镉离子比率荧光探针的设计与合成

卢春亮  
【摘要】: 本文首先设计合成了一个在生理pH值下,对Cd~(2+)高选择性的比率荧光探针1a。此探针以4,5-双取代-1,8-萘酰亚胺为荧光团,二(2-吡啶甲基)胺(DPA)和另一个2-吡啶甲基为受体,通过金属离子对4、5位胺基供电性的影响而实现比率荧光检测。该探针表现出了良好的选择性,即使是高浓度的生理广泛存在的离子(包括:Na~+、K~+、Mg~(2+)和Ca~(2+))也不会影响探针的响应。值得注意的是,探针1a对Cd~(2+)和Zn~(2+)在信号上实现了很好的区分。因为,Cd~(2+)和Zn~(2+)在元素周期表的同一主族,有着相似的性质,所以,同类的探针通常表现出对Cd~(2+)和Zn~(2+)相同的信号响应(包括波长的移动和强度的变化)。但是,Cd~(2+)和Zn~(2+)与探针1a的作用产生了相反的荧光信号变化—Cd~(2+)削弱了共轭胺基的供电性而使荧光信号蓝移(由531 nm蓝移至487 nm),而Zn~(2+)诱导共轭胺基脱氢使荧光信号红移(由531 nm红移至558 nm)。所以,实现了对Cd~(2+)方便而明显的检测。并且据我们所知,这是首个针对两种不同的客体,经历不同的分子内电荷转移过程(ICT),实现相反波长移动的荧光探针。 为了进一步了解这一特殊的识别过程,通过结构衍生和NMR滴定实验,随后对探针1a受体结构和选择性的关系进行了研究。分别用3-吡啶甲基和2-吡啶乙基代替原有的2-吡啶甲基结构,得到了探针1b和1c。紫外和荧光光谱研究表明探针1b和1c对Cd~(2+)或Zn~(2+)都没有明显的响应,这一结果同时也与NMR滴定实验结果相吻合,表明2-吡啶甲基结构在识别作用中起到了至关重要的作用。不同与经典的DPA对离子强烈的螯合作用,辅助的2-吡啶甲基结构更多的是起到构建受体空间结构的作用。 萘酰亚胺的特殊的4,5位空间结构带来了此探针特别的光谱响应,所以,在研究的最后部分,对萘酰亚胺3,4位的合成,以及受体的合成进行了初步的探索和合成的改进。


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