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芳基吡啶类荧光探针的设计合成与性能研究

张荣  
【摘要】: 由于荧光分子探针具有高灵敏度和选择性及低检测下限,在检测操作和方法上简便易行等优点,因而被广泛应用于生物体系和环境样品中金属离子的检测与跟踪。根据荧光探针的合成设计原理,我们选择了水溶性好、与过渡金属离子配位能力强的吡啶衍生物——N-(2-甲基吡啶)氨作为识别基团,与不同的荧光团连接,合成了一系列检测过渡金属离子的荧光分子探针。 基于2-芳基苯并噻唑衍生物优异的荧光性能,我们设计合成了以2-芳基苯并噻唑衍生物为荧光团的探针分子A1-A4,用1 H-NMR等分析方法进行了结构确证。这部分工作主要包括以下两个方面的内容: (1)本文第二章中,将2-溴甲基苯基苯并噻唑与亚磷酸三乙酯反应生成Wittig-Horner试剂,然后与4-N,N-双(2-甲基吡啶)苯胺醛发生成双键反应得化合物A1。通过将硫代酰胺化合物用Jacobson法环合、或是利用对硝基苯甲酰氯与邻氨基苯硫酚反应,得到含不同苯并噻唑基团的对硝基苯,在SnCl2作用下,将硝基还原为氨基,然后在氨基位取代2-氯甲基吡啶,合成了探针分子A2-A4。 (2)通过对化合物A1-A4金属离子识别性能的检测,我们发现:化合物A4可在较大浓度范围内对Sn2+和Fe3+进行同步检测。A4与过量的Sn2+结合后,荧光强度减小12倍,荧光淬灭率为92%,可在0.15-1.1μM的线性范围内对微摩尔级的Sn2+进行定量检测。与1倍量的Fe3+结合后,荧光强度减小19倍,荧光淬灭率为95%,可在0.15-1.3μM的线性范围内对Fe3+进行定量检测。 根据荧光探针的ICT原理,以具有强的推拉电子共轭体系的反式二苯乙烯作为荧光团,设计合成了探针分子B1、B2,用’H-NMR、IR和MS谱对化合物结构进行了确证。这部分研究内容包括以下两个方面: (1)在第三章中,用对氰基溴苄与对硝基苯甲醛经Wittig反应形成反式硝基苯乙烯基苯氰,然后将硝基还原为氨基,在氨基位取代一个或两个2-氯甲基吡啶得到化合物B1和B2。 (2)性能检测实验表明:化合物B2能以不同的荧光淬灭率和吸收光谱移动值分别识别铜离子、汞离子。B2与1eq Cu+作用后,紫外吸收光谱由351 nm移动到293 nm,荧光强度减小为原来的5%;与1eq Hg2+结合后,荧光强度减为原来的16.4%;B2体系中加入1eq Cu2+之后,紫外吸收光谱从357 nm移动到314 nm,荧光强度减小为原来的3.5%。B2对Cu2+定量检测的线性工作范围在0.01~0.50μM之间,且对Cu2+的检测下限达到了25 nM。


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