基于唑类衍生物的荧光探针的设计、合成及性能研究

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1、分类号：密级：研究生学位论文基于唑类衍生物的荧光探针的设计、合成及性论文题目(中文)能研究TheDesign,SynthesesandPropertiesof论文题目(外文)FluorescentProbesBasedonAzoleDerivatives研究生姓名花莹曦学科、专业化学·无机化学研究方向超分子化学学位级别博士导师姓名、职称王雅雯教授论文工作2014年4月至2018年4月起止年月论文提交日期2018年5月论文答辩日期2018年5月学位授予日期校址：甘肃省兰州市基于唑类衍生物的荧光探针的设计、合成及性能研究中文摘要识别离子和中性化合物的超分子荧光化学探针已广泛应用在不同领域，如生

2、物学，生理学，药理学和环境科学等。荧光化学探针的发展已经有约150年的历史，但仍以其高选择性，高灵敏度，操作简单等特点在离子识别、分子识别以及生物大分子识别等领域占有重要的一席之地。因此开发新型荧光探针应用在各领域中，依旧具有重要的意义。本论文以不同的唑类(苯并噻唑，苯并咪唑，萘并咪唑和苯并噁唑)衍生物为骨架，以不同的芳香类化合物为荧光团，设计并合成了一系列探针。这些探针可以分别对CN−和巯基氨基酸(L-Cys，D-Cys、Hcy和GSH)进行识别。具体内容如下：第一章：介绍了对阳离子、阴离子、气体分子、活性氧化物和活性氮化物、神经毒气、氨基酸生物大分子、手性化合物等具有良好检测识别功能的

3、荧光探针的研究进展。第二章：设计、合成了一系列以Michael加成为反应机理，以FRET为荧光检测机理的一系列识别氰离子的荧光增强型探针(PY,AN,NA,B1和B2)。这些探针对CN−具有高选择性，高灵敏度，快速响应等特点。其中NA探针对CN−的反应在3秒钟以内就能结束。PY的检出限可低至63nM。另外随着CN−的加入，探针溶液的荧光由无荧光变为蓝色荧光(PY和AN)，黄色荧光(NA和B1)和橘色荧光(B2)。我们利用核磁滴定和TDDFT计算研究荧光探针的反应机理以及发光机理。此外，将探针负载到硅胶板可以更加方便快捷地检测CN−。第三章：设计并合成了一系列以1,1′–联二萘酚(BINOL

4、)结合苯并噻唑，苯并噁唑、萘并咪唑或苯并咪唑的配体分子与硼形成配合物，并以2,4–二硝基苯磺酰基为识别基团的探针((R)-a、(R)-b、(R)-c、(R)-d、(R)-e、(R)-f、(R)-g、(R)-h、I(R)-i、(S)-a、(S)-b和(S)-c)。同时研究了该系列探针的光物理性质，并对其进行了高斯模拟计算。第四章：唑类衍生物探针(R)-a、(R)-b、(R)-c、(R)-d、(R)-e、(R)-f、(R)-g、(R)-h、(R)-i、(S)-a、(S)-b和(S)-c分别对L-Cys，D-Cys、Hcy和GSH四种巯基氨基酸具有不同的荧光响应。其中响应最快的仅为60s(探针(

5、R)-d对Cys)，检出限最低为0.015µM(1.8ppb，探针(R)-e对L-Cys)。随着巯基氨基酸的加入，探针的荧光强度大幅增加，溶液也呈现出不同的颜色的荧光：蓝色、青色和黄色。同时，我们也利用核磁滴定来研究其反应机理。关键词：超分子化学，化学探针，唑类衍生物，1,1′‒联二萘酚，氰离子，巯基氨基酸IITheDesign,SynthesesandPropertiesofFluorescentProbesBasedonAzoleDerivativesAbstractFluorescentprobesfordetectionofvariousionsandneutralanalytes

6、havebeenwidelyusedinmanyfieldssuchasphysiology,pharmacology,biology,andenvironmentalsciences,andsoon.Thedevelopmentoffluorescentprobeshasbeencontinuedforabout150yearsduetotheirsimplicityandhighselectivity.Therefore,thedesignandsynthesisoffluorescentprobeshavebeenanimportanttopic.Inthisdissertation

7、，aseriesoffluorescentprobeshasbeenestablished.Diverseazolegroups(benzimidazole,naphthoimidazoleandbenzoxazole)anddifferentarylmoietieswereusedasskeletonandfluorophore.TheseprobeshavebeenusedforthedetectionofCN−or