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偶氮类化合物的合成、表征及与蛋白相互作用的研究

潘剑明  
【摘要】:偶氮类化合物在众多领域中有着广泛的应用,新型偶氮类化合物随着合成技术的发展不断涌现,具有光致变色现象的偶氮生色基团作为光敏基团被广泛引入到各种材料和分子结构中。偶氮化合物具备富含电子的原子或原子团,使之与蛋白质、金属元素等作用形成配位结合物结构,其-N=N-与苯环共轭具有特殊光学性能,使得偶氮类化合物的应用扩展到生物分析技术、金属有机配体、荧光探针试剂等方面。 本论文以偶氮苯甲酸类衍生物为目标化合物,以对氨基苯甲酸为原料,经过重氮化、偶联等反应,合成了三种具有双羧基的新型偶氮苯甲酸类化合物,对产物进行结构表征并研究其作为分子探针与牛血清蛋白(bovine serum albumin简写为BSA)相互作用。主要研究内容和结果如下: 1、设计并合成三种含-N=N-基团的偶氮苯甲酸类化合物,通过红外、质谱、元素分析和’H核磁共振等表征产物,应用紫外光谱与荧光光谱研究其光学性能。 2、利用紫外-可见吸收光谱研究了三种化合物与牛血清蛋白相互作用的紫外光谱,考察了缓冲溶液的选择、缓冲液的量、试剂加入顺序、反应时间与稳定性、离子强度、加入有机溶剂、加入表面活性剂等因素对二者相互作用的影响。研究表明:3-羟基-6-[(4-羧基苯基)偶氮]-苯甲酸(3-hydroxy-6-[(4-carboxyphenyl)azo]-benzoic acid简写为HCPAB)与蛋白质分子形成一种结合物,从而BSA上的氨基酸残基发色团的微环境发生改变。 3、利用荧光光谱仪研究HCPAB与BSA在不同条件下相互作用的荧光光谱,结果表明:HCPAB对BSA的荧光有较强的规律性猝灭。通过Stern-Volmer方程计算得出荧光猝灭常数:Ks298K=1.6570×105 L·moL-1,Ks304K=2.5211×105 L·moL-1, Ks310K =3.3853×105 L·moL-1;通过修正后的Stern-Volmer方程计算不同温度下HCPAB与BSA反应结合常数:Ka298K=4.2714×105 L·moL-1,Ka304K=3.3441×105 L·moL-1, Ka310K=2.6405×105 L·mol-1及结合位点数;根据Van't Hoff方程计算了反应热力学参数:由Forster能量转移机理,计算了当BSA与HCPAB比例为1:1时分子间距离r=3.18nm和能量转移效率E=0.23,并由同步荧光光谱显示HCPAB与BSA的结合位点更接近于色氨酸。 4、以HCPAB作为分子探针,建立其在紫外分光光度计与荧光光谱仪上定量分析蛋白质方法。用所建方法与传统的考马斯亮蓝法进行比较,结果表明:当BSA含量在100μg/5 mL及更高浓度时,偶氮化合物紫外光光度法的线性较好,其次为荧光猝灭法,考马斯亮蓝法最差;当BSA含量在100μg以内时只有考马斯亮蓝法和荧光猝灭法可进行BSA测定工作,说明紫外吸光光度中常用的考马斯亮蓝法在微量分析中具有优越性,或者说该偶氮结合法在低浓度蛋白中,不符合朗伯-比尔定律。 总之,该类偶氮化合物作为染料结合法的分子探针适用于蛋白质定量分析,具有操作简单、分析速度快、良好线性条件等特点,有一定的分析应用价值。


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