苯并噻唑基离子型荧光探针的设计、合成与性能研究

作     者：宋丽雪 

作者单位：山西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王丽;韩辉

授予年度：2021年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：荧光探针 希夫碱 Cu2+ Zn2+ 

摘      要：苯并噻唑类化合物的合成方法成熟简单,具有较长的荧光发射波长和较高的量子产率,其结构单元的杂原子可作为配位点参与金属离子的配合,此类化合物在荧光成像领域具有很好的应用前景。希夫碱是一类可与过渡金属离子螯合配位的亚胺化合物,具有良好的生物活性和光化学性能,可用于检测重金属离子。苯并噻唑和希夫碱的优异性能引起了研究者的极大关注,本文设计并合成了三种检测金属离子的荧光探针,工作总结如下:第一章:首先概述了过渡金属离子在环境和人类日常生活中的作用和危害,其次对荧光探针的结构及其响应机理进行了归类和总结,最后阐述了Cu和Zn荧光检测的研究进展。第二章:以2-羟基-5-甲基苯甲醛为原料,经Duff、缩合等四步反应合成了一种新的“turn-off型希夫碱荧光探针9-(9H-芴基)甲基-2-(3-苯并噻唑基)-2-羟基苯甲亚氨基肼基-1-甲酸酯(L)。在Tris-HCl缓冲液(20.0 mmol,pH=7.40)中,L与Cu发生络合,引起其在590 nm处的荧光强度急剧下降,该现象可用于选择性识别检测Cu,检出限为2.88×10 M。等摩尔连续变化法、高分辨质谱实验均表明,该探针L与Cu以1:1结合,结合常数为2.78×10 M,并通过相关红外数据进一步阐明探针与铜离子可能的结合位点。此外,探针L具有良好的生物相容性和细胞膜穿透性,可以实现He La细胞内铜离子的荧光成像,有望在生物医学领域进一步发展。第三章:经Duff、缩合等三步反应设计合成了一种新型的希夫碱荧光探针2,2’-二(1-羟基-5-甲基-2’’-苯并噻唑基)苯甲亚胺基二乙胺(L),核磁氢谱、碳谱和质谱确认了L的化学结构。在Et OH:Tris-HCl=3:2(V/V,20.0 mmol,pH=7.40)的溶剂中加入Zn,体系在480 nm处的荧光颜色由黄色变为蓝色且强度增强,该机理可用于选择性识别Zn,检出限为6.04×10 M。等摩尔连续变化法、高分辨质谱实验均表明,该探针L与Zn结合比为1:1,结合常数Ka=1.44×10 M。此外,探针L能特异性识别He La细胞中的Zn,这为探针L的实际应用提供了一些依据。第四章:以2-肼基苯并噻唑为原料,经一步缩合反应合成了一种新型希夫碱荧光探针1-异丙基-3-(4-氟苯基)-2-[2’-(2’’-苯并噻唑基)肼基]丙烯基吲哚(L),通过核磁氢谱、碳谱、质谱对其结构进行了表征。在DMF中加入Zn后,体系在580 nm处的荧光强度显著增强,呈黄色荧光,检出限为2.24×10 M。等摩尔连续变化法、高分辨质谱实验均表明,该探针L与Zn以1:1络合,结合常数为1.07×10 M。有望发展分子探针L用于定量检测微量Zn。第五章:对研究内容的总结和展望。