基于偶氮苯的光开关分子探针与传感芯片研究进展.pdf

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1、第43卷分析化学(FENXIHUAXUE)评述与进展第3期2015年3月ChineseJournalofAnalyticalChemistry433～443——————DOI：10．11895／j．issn．0253-3820．140914《评述与进展《；；石基于偶氮苯的光开关分子探针与传感芯片研究进展钦传光鲁彩霞欧阳高伟钦可张峰王晓辉石海通(西北工业大学理学院应用化学系，教育部空间物理与化学重点实验室，陕西省高分子科学与技术重点实验室，西安710129)(清华大学理学院化学系，北京100084)摘要随着人们对偶氮苯光致异构化反应机制和特性的研究和认识越来越深入透彻，偶氮

2、苯衍生物无论是在理论上还是在实验方面都受到了大量的关注。近年来，偶氮苯衍生物作为光开关响应的功能元件不仅已经用于合成智能聚合物，液晶材料，分子开关和分子机器等，而且正迅速地渗透到化学生物学体系研究和分析的各个方面。因此，本文将着重就基于偶氮苯衍生物功能化的光开关型分子探针与传感芯片及其在化学生物学分析研究方面所取得的最新进展进行总结和综述。引用103篇文献，并对未来的发展前景进行了展望。关键词偶氮苯衍生物；分子探针；传感芯片；生物分析；光开关；分子识别；综述1引言偶氮苯类化合物的发现可以追溯到19世纪，迄今已经成为化学化工、食品、医药和轻工等诸多行业中一类举足轻重的显色剂

3、、中间体、染料或着色剂¨]。偶氮苯1存在两个同分异构体：反式(Trans)异构1()和顺式(Cis)异构体1(z)。不同的空间排列导致不同的物理和化学性质。偶氮苯的光致异构化反应诱发偶极矩的急剧变化(反式偶氮苯=0．5D，而式偶氮苯=3．1D)，进而决定了E和z同分异构体疏水和亲水特性。反式偶氮苯1(E)不是平面结构，其二面夹角N—N—C—C大约是17．5。，而顺式偶氮苯1(z)中一个苯环所占据的平面与另一苯环的平面呈56o夹角。因此，偶氮苯的顺、反异构体中4一和4．位置上的两个碳原子之间的距离分别是9．0和5．0A。反式偶氮苯1(E)的紫外．可见吸收光谱特征由3个主要的

4、带组成：(1)在228am处的带源于在苯基上定域的7r．仃跃迁；(2)在318nm处的带源于在包括两个氮原子的整个分子上离域的对称允许7『一7r跃迁；(3)在440nm处的带源于发生在中央氮原子上对称禁阻的n．7r跃迁。值得注意的是，顺式偶氮苯1(z)的紫外一可见吸收光谱相当不同于1(E)，其260nm的带源自对称允许的7r一跃迁，而反式异构体的这个带位于318nm处_4(图1)。UV——：图1偶氮苯顺反异构体的化学结构、光致互变异构及其吸收光谱特征Fig．1Chemicalstructrure，photo—inducedisomerizationandUV—Visspe

5、ctrumofazobenzeneisomers[]随着人们对偶氮苯光致异构化反应机制和特性的研究和认识的逐渐深入，偶氮苯衍生物无论是在2014—10-08收稿；2014—12-22接受本文系国家自然科学基金(Nos．20672086，20802057)、国家级大学生创新创业训练计划项目(No．201410699074)、陕西省自然科学基础研究计划重点项目(No．2012JZ20O2)和西北工业大学研究生创业种子基金项目(No．Z2014073)资助十E-mail：qinchg@nwpu．edu．cn434分析化学第43卷理论上还是在实验方面都受到了大量关注。近年来，偶氮

6、苯衍生物作为光开关响应的功能元件不仅已经用于合成智能聚合物川、液晶材料'、分子开关和分子机器，而且正迅速地渗透到化学生物学体系研究和分析的各个方面，”。本文将着重就基于偶氮苯衍生物功能化的光开关分子探针与传感芯片及其在化学生物学研究方面所取得的最新进展进行综述。2偶氮苯衍生物功能化光开关分子探针小分子偶氮化合物具有光致异构的特性，最近被运用于生物系统中作为生物分子(如多肽和蛋白质)的“光开关”，可以实现对多肽和蛋白质分子构象进行可逆的光化学操作过程。还可以让多肽和蛋白质等生物分子产生有活性与无活性的转换调控[1，”]。如图2所示，Rodriguez．Redondo等合成了

7、芳香偶氮衍生物2并观察到其光致顺反异构特性，用波长410nm的光照射反式2(E)，可以转化为其顺式异构体。相反，若用波长675nm的光照射或加热处理顺式2(z)，则可以转化为其反式异构体2(E)16]。Siewertsen等研究了桥环偶氮苯3的光致顺反异构特性，发现其顺式异构体3(Z)(黄色)在385nm光的照射下可转变为其反式异构体3(E)(红色)，而用520nm光照或加热处理反式3(E)时．可以令其恢复到3(Z)的顺式结构_】]。Kawashima研究组采用邻位碘代偶氮苯衍生物4为原料，合成了一系列的芳香偶氮桥杂环化合物5