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含N化合物的合成、表征及与DNA作用机理的电化学研究

李雪梅  
【摘要】: 本论文合成了系列含氮的化合物及金属配合物,通过元素分析、红外光谱及X-射线衍射分析测定其结构。利用电化学和光谱的方法研究了这些化合物与DNA的作用机理,确定了最佳反应条件。运用核酸杂交技术,用具有电化学活性的化合物作为指示剂制备了DNA电化学传感器,用于识别和测定互补的DNA片断。对电极表面进行修饰,制备成DNA探针,并将DNA探针应用于靶序列DNA片断的识别。能有效的识别互补的ssDNA片断,具有良好的选择性,可用于实际样品的分析。共分为六部分。 (1)以邻苯二胺为原料,合成了三个苯并咪唑类化合物并与过渡金属配位,用元素分析、红外光谱对产物进行了表征。其中两个化合物培养出了单晶,并用X-射线衍射分析确定了晶体结构,化合物4a为正交晶系,4b为单斜晶系。配合物[d(C_7H_6N_2)_2]~(2+)在玻碳电极上发生准可逆反应。[Cd(C_7H_6N_2)_2]~(2+)在0.2 mol·L~(-1)的AcOH-AcONa缓冲溶液中,运用循环伏安法及微分脉冲伏安法研究了[Cd(C_7H_6N_2)_2]~(2+)与鲑鱼精DNA的相互作用,结果表明[cd(C_7H_6N_2)_2]~(2+)通过嵌插作用与DNA结合。 (2)合成了双水杨醛缩乙二胺铜配合物[Cu(C_(16)H_(14)N_2O_2)],用元素分析、红外光谱进行表征,确定其结构。在0.2 mol·L~(-1) pH 4.40 B-R缓冲溶液中,运用循环伏安法及微分脉冲伏安法研究了[Cu(C_(16)H_(14)N_2O_2)]与鲑鱼精DNA的相互作用。[Cu(C_(16)H_(14)N_2O_2)]在玻碳电极上的循环伏安图出现一氧化峰。[Cu(C_(16)H_(14)N_2O_2)]与DNA作用后,氧化峰电流减小,氧化峰电位几乎不发生变化。结果表明,[Cu(C_(16)H_(14)N_2O_2)]与DNA结合比为2:1,结合常数为6.63×10~5L~2·mol~(-2)。 (3)以邻氨基酚为底物,通过OAP-H_2O_2-HRP体系模拟OAP在人血红细胞中的代谢作用,通过酶促反应制得3-氨基酚噁嗪纯品。采用各种电化学方法研究了AP在玻碳电极上的电化学行为及其与鱼精DNA间的相互作用,并以AP为杂交指示剂,用共价键合法制备了DNA生物传感器。同时讨论了扫速、杂交时间等对DNA生物传感器的影响。测定了DNA电化学传感器检测乙肝病毒的检测线性范围为3.53×10~(-7)~1.08x10~(-6) mol·L~(-1),在此浓度范围内的DNA可定量测检测;检测限为7.0x10~(-8)mpl·L~(-1)(S/N=3)。 (4)合成了邻菲咯啉铜(Ⅱ)配合物[Cu(H_2O)(phen)_2]·2CIO_4(phen=邻菲咯啉),通过元素分析和红外光谱对其进行了表征。在0.2 mOL·L~(-1)的B-R缓冲溶液中,运用电化学法、紫外-可见光谱法和荧光分析法研究了[Cu(H_2O)(phen)_2]~(2+)与鲑鱼精DNA的相互作用。结果表明[cu(H_2O)(phen)_2]~(2+)通过嵌插作用与DNA结合,实验求得结合反应的结合比为1:1,结合常数为1.34×10~5L·mol~(-1)。通过对裸玻碳电极,ssDNA/GCE,dsDNA/GCE分别在嵌合指示剂后微分脉冲伏安行为的比较,说明指示剂有良好的选择性。以[Cu(H_2O)(phen)_2]·2CIO_4作为杂交指示剂,通过共价键合法进一步制备成DNA生物传感器。测定了DNA电化学传感器检测人免疫缺陷病毒(HIV)的检测线性范围为3.1×10~(-9)~7.8×10~(-11)mol·L~(-1),在此浓度范围内的DNA可定量检测;检测限为1.3×10~(-11)mol·L~(-1)(S/N=3)。能有效的识别互补的ssDNA片断,具有良好的选择性,可用于实际样品的分析。 (5)合成了邻菲咯啉铜(Ⅱ)配合物[Cu(dmp)(H_2O)Cl_2](dmp=2,9-二甲基-1,10-邻菲咯啉),通过元素分析、红外光谱及X-射线衍射分析对其进行了表征。Cu(dmp)(H_2O)Cl_2]分子的大小与dsDNA小沟的尺寸相符合,有利于[Cu(dmp)(H_2O)Cl_2]分子与dsDNA发生嵌插作用。运用循环伏安法及微分脉冲伏安法研究了[Cu(dmp)(H_2O)Cl_2]在玻碳电极上的电化学行为及其与鱼精DNA间的相互作用,并以[Cu(dmp)(H_2O)Cl_2]为杂交指示剂,用共价键合法制备了DNA生物传感器,同时讨论了扫速、离子强度等对DNA生物传感器的影响。测定了DNA电化学传感器检测乙肝病毒的检测线性范围为8.82×10~(-8)~8.82×10~(-7)mol·L~(-1),在此浓度范围内的DNA可定量测定:检测限为7.0×10~(-8)mol·L~(-1)(S/N=3)。希望为设计合成具有应用前景的高效低毒、抗菌、抗肿瘤药物提供一定的科学研究基础及理论依据。 (6)合成了邻菲咯啉钴(Ⅱ)配合物[Co(phen)_2IP]·2CIO_4·3H_2O(phen=邻菲咯啉,IP=咪唑并[4,5-f]邻菲咯啉),通过元素分析和红外光谱对其进行了表征。运用电化学法、紫外-可见光谱法和荧光分析法研究了[Co(phen)_2IP]~(2+)与鲑鱼精DNA的相互作用。结果表明[co(phen)_2IP]~(2+)通过嵌插作用与DNA结合,实验求得结合反应的结合比为1:1,结合常数为3.74x10~5L·mol~(-1)。以[Co(phen)_2IP]·2CIO_4·3H_2O作为杂交指示剂,利用共价键合法成功的制备了电化学DNA生物传感器,测定了DNA电化学传感器检测人免疫缺陷病毒(HIV)的检测线性范围为6.4×10~(-7)~1.6x10~(-8)mol·L~(-1),在此浓度范围内的DNA可定量检测;检测限为2.7×10~(-9)mol·L~(-1)(S/N=3)。


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