基于氧杂螺环-Schiff碱衍生物的锌离子荧光探针

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1、学号：12102335常州大学硕士学位论文基于氧杂螺环-Schiff碱衍生物的锌离子荧光探针研究生周坤李正义副教授指导教师孙小强教授学科、专业名称有机化学研究方向有机合成2015年5月FluorescentProbeforZincIonBasedonOxoSpirocyclie-Schiff’sBaseDerivativesADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByZhouKun(OrganicSynthesis)DissertationSupervisor:AssociateProf.Zheng-YiLiProf.Xi

2、ao-qiangSunMay,2015常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允

3、许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日摘要本文以氧杂螺环作为桥连基团，连接了两个发光基团，合成了多种双席夫碱，研究其光谱性质，发现其中一种席夫碱（探针3）对锌离子的2+识别性能良好，不受其它共存离子干扰，可用于细胞内Zn的荧光成像，2+并进一步研究了探针3与Zn的结合模式及发光机理。主要研究内容如下：首先，设计合成了多

4、种氧杂螺环-Salen席夫碱。利用季戊四醇与邻硝基苯甲醛缩合，再经一步还原得到氧杂螺环二胺，与水杨醛及其衍生物缩合即可得到氧杂螺环-席夫碱3~8，通过核磁，质谱，红外等表征手段对其结果进行确证，对合成条件进行了优化。其次，利用荧光光谱，紫外光谱对氧杂螺环-Salen席夫碱的光谱性能进行研究。结果发现探针3对锌离子具有良好的识别性能，抗干扰能力强。从溶剂的选择，溶液的浓度，体系的pH值等7个影响因素考虑，对2+测试条件优化。进一步研究表明探针3与Zn以1:1络合，络合常数为5-1-6-54.457×10M，在1×10mol/L到8×10mol/L的范围内呈线性关系，对2

5、+-6Zn的检出限为2.8×10mol/L。再次，研究了探针与锌离子的作用机理，合成了四个与探针3结构类似的模型探针分子。结果表明，氧杂螺环的加入会淬灭分子自身荧光；2+2+给出了探针3与Zn的可能结合方式，即Zn以四配位与探针3中的N,O配位，并通过核磁滴定，晶体结构和Gauss计算模拟等方式进行了验证。2+对探针3识别Zn的机理进行研究，提出了PET与FRET机制协同作用的发光机理，通过前线轨道理论给出解释。最后，研究了探针3的荧光性能及其应用于细胞中锌离子的荧光成像。探针3自身没有荧光，络合锌离子后产生荧光，量子产率∅=0.18，2+光稳定良好，可用于检测肺癌A

6、549细胞中的Zn并进行荧光成像，成像效果良好，具有一定应用前景。关键词:荧光探针；氧杂螺环；席夫碱；锌离子；荧光成像ABSTRACTInthispaper,aseriesofbisschiffbases,usingoxo-spirocycleasabridgetoconnecttwofluorophore,weresynthesized.Thentheiropticalpropertieswereinvestigatedandfoundthatprobe3canbeusedasafluorescenceprobe2+forZnwithstronganti-inter

7、ferenceability,whichalsocanbeusedinfluorescenceimagingincell.Inaddition,thebindingmodeandfluorescentmechanismofprobe3forzincionwerestudied.Themainresearchesasfollows:Firstofall,aseriesofoxo-spirocyclieSchiff‟sbasederivativesweredesignedandsynthesized.Oxo-spirocyclebearingdiamin