二苯烯酮类化合物的合成及其荧光性能研究

【摘要】：荧光探针具有高灵敏性、高选择性、非破坏性、特异性和时间可控性等优点,被广泛应用于分析化学、生物化学、细胞生物化学、医学等领域,特别是在生命科学领域。由于荧光探针技术在诸多领域中的重要应用,尤其在蛋白质基因工程中的应用,使得其成为目前国内外研究的热点。 在本文中,以无毒、药效广泛的可食用性色素姜黄素为母体化合物,设计合成了一系列共七十个化合物。这类化合物结构中存在着二苯烯酮结构,可作为荧光探针的“荧光团”,而且烯酮结构中存在酮式与烯醇式之间的转换亦可为化合物提供特殊的光学性能。 由此,本文用荧光法研究了二苯烯酮类化合物与pH值、酪氨酸酶、BSA之间的荧光响应。主要研究工作和结果如下： 1二苯烯酮类化合物的合成 本文选用常见的取代苯甲醛与酮为原料,在碱性条件下,以醛酮缩合机理,合成了七十个化合物。并用核磁共振、质谱等对其结构进行了表征。 2二苯烯酮类化合物对pH值的响应 研究了合成的化合物的紫外吸收光谱与荧光光谱对溶液pH值间的关系。结果显示,化合物的紫外吸收光谱与荧光光谱对pH值有强烈的依赖性。紫外吸收光谱在溶液酸碱性发生变化时,最大吸收峰发生红移,使得溶液颜色产生明显变化。同时,荧光光谱强度随着pH值的增加发生显著性增大。上述特性表明二苯烯酮类化合物可作为可视化pH荧光探针使用。其中3'-OCH3-4'-OH结构的类似物(A4、B4、C4、D4和E4)具有良好荧光性能。 构效关系研究表明：4’-OH是化合物荧光性能的主要基团。在酚羟基邻位引入甲氧基能提高化合物的荧光性能,而引入溴则降低其荧光性能。此外,环戊酮类化合物相对于丙酮、环己酮、噻喃酮和吡喃酮类化合物具有较高的荧光性能。 3二苯烯酮类化合物对酪氨酸酶的响应 研究了酪氨酸酶对化合物荧光的猝灭。同时,发现化合物对酪氨酸酶有抑制作用。结果表明,酪氨酸酶对化合物的荧光具有猝灭功能。随着酪氨酸酶浓度的增加,化合物的荧光强度逐渐被猝灭,其中以含有邻二酚羟基结构的类似物猝灭性能最好。另一方面研究显示,化合物特别是带有酚羟基的二苯烯酮类似物对酪氨酸酶有显著的抑制作用。随着化合物浓度的增加,酪氨酸酶的活性逐渐降低,以含有邻二酚羟基结构的类似物(A6、B6、C6、D6和E6)抑制效果明显。最终分析表明酶动力学法和荧光光谱法所得结果可以相互验证。 4二苯烯酮类化合物对BSA荧光的响应 研究了合成化合物对BSA荧光的猝灭作用。结果显示,化合物对BSA荧光的有猝灭效果。其中,含有邻二酚羟基结构的类似物(A6、B6、C6、D6和E6)对BSA的猝灭常数和结合常数最大。 构效关系研究表明,以芳香环上对位羟基为基准,在邻位引入羟基或者溴时,猝灭常数和结合常数变大；而引入甲氧基时猝灭常数和结合常数则变小。另外环戊酮类化合物相对于其他酮类化合物具有较高的猝灭常数和结合常数。