硝基活化的硫化氢荧光探针的合成及应用

作     者：郭迪 

作者单位：济南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：战付旭

授予年度：2022年

学科分类：0710[理学-生物学] 071010[理学-生物化学与分子生物学] 07[理学] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：硝基取代 荧光探针 硫化氢 

摘      要：硫化氢(HS)作为生物体内最简单的化合物之一,在维持细胞稳定和正常生命活动中发挥着重要作用。因此,对生物体内的HS进行实时检测与监控,对于深入理解硫化氢的生理和病理作用具有十分重要的意义。荧光探针法因为选择性好、细胞相容性强等优点,已经成为一种重要的HS检测方法。目前已知的大部分HS荧光探针,都具有自身的不足,尤其是对HS的检测速度慢。针对硫化氢荧光探针响应时间长的问题,我们希望通过对探针识别基团进行修饰,提高探针的响应速度。硝基(-NO)是有机化学中非常重要的吸电子基团,在硫化氢识别基团中引入硝基,能够降低反应位点的电子云密度,加快硫化氢的亲核进攻速度;同时硝基的引入,也会提高离去基团的离去能力,加快其离去,从而提高探针的灵敏度。基于此本文将重点构建含硝基的HS荧光识别位点,并以此构建HS荧光探针,实现对HS的快速检测。论文的研究工作主要包括以下几个方面:1、通过在甲酰基邻位引入硝基,构建了一个快速响应的硫化氢反应位点,并以二氰基异氟尔酮为荧光母体构建了一种新型快速检测HS的荧光探针DPA-CHO。由于硝基的引入,HS与醛基发生亲核加成反应的速度得到提高,之后硝基的存在也加快了分子内的亲核加成速度,从而更快地打断酯键,使荧光强度迅速增强(在2 min内荧光值迅速增大到1500,最终经过15 min达到稳定),响应时间大大缩短。硝基的引入,提高了探针的响应速度,却并没有降低探针的选择性,硫醇等含巯基的类似物并没有干扰该探针对HS的检测。另外探针的细胞毒性较低,具有良好的细胞兼容性,基于探针的以上性质,我们成功将该探针应用于活细胞检测成像中。2、受到上述探针的启发,在叠氮基团的邻位引入硝基作为快速响应的硫化氢反应位点,合成了快速检测HS的荧光探针DPA-N。该探针与HS反应后荧光强度达到50倍左右,响应时间大大缩短。另外,探针能够特异性识别HS且能够应用于活细胞检测成像中。3、通过在芳环引入硝基构建了一种基于硫代羰基的新型HS检测荧光探针3。硝基的引入使得该探针的响应速度加快,并具有选择性好、细胞毒性低等优点,此探针可以达到在活细胞中快速检测HS的目标。含硝基HS识别位点的构建以及探针DPA-CHO,DPA-N和3的成功构建及应用,表明将硝基引入到HS识别位点中构建新型快速相应的硫化氢荧光探针是一种重要且有效的方式。这种方法以及由此构建出的新型硫化氢荧光探针具有非常重要的的生物医学应用价值。