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水溶性生物荧光探针苯并苝化合物的合成、表征及应用

作　者: 周垂备
导　师: 卓广澜
学　校: 浙江理工大学
专　业: 有机化学
关键词: 荧光探针水溶性苯并苝合成荧光效应蛋白酶活性
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

苝系衍生物是一类比较特殊的稠环芳烃化合物，具有大的共轭π体系和特有的刚性结构，苝系衍生物通常具有强荧光、优良的热、光和化学稳定性。因此作为重要的荧光探针在生物分析和生物传感方面应用广泛。本论文工作主要是对具有荧光效应的苝类化合物进行结构改造或修饰以加强它们对生物大分子的结合能力，拓展它们在生物方面的应用。我们设计并合成多种从未报道过的全新型的水溶性的苯并苝衍生物，并对其在生物探针方面的应用进行了初步的尝试。主要内容如下：1、以亚酰胺键连接引入单边单铵正电荷：以苝为初始反应原料，依次经过狄尔斯-阿德尔(Diels-Alder)反应、N,N-二甲基-1,3-丙二胺的酰胺化反应以及碘甲烷的甲基化反应得到probe1。2、以双酯键为连接引入单边双铵正电荷：以苝为初始反应原料，经过狄尔斯-阿德尔(Diels-Alder)反应、碱性水解、1,4-二溴丁烷的亲核取代反应以及三甲胺的烷基化反应得到probe2。3、以亚酰胺键为连接引入单边羧基：以苝为初始反应原料，依次经过狄尔斯-阿德尔(Diels-Alder)反应、6-胺基己酸的酰胺化反应得到probe3。4、以亚酰胺键为连接引入双边单铵正电荷：以苝为初始反应原料，经过狄尔斯-阿德尔(Diels-Alder)反应、十二胺的酰胺化反应、狄尔斯-阿德尔(Diels-Alder)反应、碱性水解、N,N-二甲基-1,3-丙二胺的酰胺化反应以及碘甲烷的甲基化反应得到probe4。5、以双酯键为连接引入双边双铵正电荷：以苝为初始反应原料，经过狄尔斯-阿德尔(Diels-Alder)反应、十二胺的酰胺化反应、狄尔斯-阿德尔(Diels-Alder)反应、碱性水解、1,4-二溴丁烷的亲核取代反应以及三甲胺的烷基化反应得到probe5。6、对合成的五个全新型的水溶性苝系荧光小分子探针进行1H-NMR、13C-NMR、质谱以及红外的表征确证，并对各个探针的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱性质进行了初步研究：温度对紫外吸收和荧光的影响、聚阴离子或聚阳离子对紫外和荧光的淬灭实验以及各个探针分子的线性范围等。7、以探针3做为荧光小分子探针，以鱼精蛋白做为基底，成功进行了蛋白酶活性检测试验及其抑制剂的筛选实验，蛋白酶活性检测的检测限为0.5mU/mL，并且确定了两种抑制剂的IC50值。本实验方法具有如下几个优点：1、所制备的探针本身具有荧光(免标记)，其合成操作简单收率较高；2、所选择的生物大分子底物鱼精蛋白是一种商业化的天然蛋白质，其来源充足价廉。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章前言  12-36
  1.1 荧光探针概述  12-14
  1.2 荧光分子探针的基本要求及结构特点  14-16
  1.3 荧光探针的响应机理  16-24
  1.4 苝衍生物  24-29
    1.4.1 苝衍生物概述  24-25
    1.4.2 苝衍生物结构和性质  25
    1.4.3 苝衍生物的应用  25
    1.4.4 苝衍生物的合成进展  25-28
    1.4.5 苝系衍生物荧光开关型探针的发展  28-29
  1.5 本论文研究课题的的提出  29-31
  参考文献  31-36
第二章课题设计  36-39
  2.1 引言  36
  2.2 设计思路  36
  2.3 论文的研究内容  36-39
第三章几种水溶性苯并苝类荧光探针分子的合成及表征  39-52
  3.1 引言  39
  3.2 试剂和仪器  39-41
    3.2.1 主要试剂  39-40
    3.2.2 主要仪器设备  40-41
  3.3 实验部分  41-47
    3.3.1 probe 1 的合成  41-42
      3.3.1.1 化合物 25 的合成  41-42
      3.3.1.2 化合物 26 的合成  42
      3.3.1.3 probe 1 的合成  42
    3.3.2 probe 2 的合成  42-43
      3.3.2.1 化合物 27 的合成  43
      3.3.2.2 probe 2 的合成  43
    3.3.3 probe 3 的合成  43-44
    3.3.4 probe 4 的合成  44-46
      3.3.4.1 化合物 28 的合成  45
      3.3.4.2 化合物 29 的合成  45
      3.3.4.3 化合物 30 的合成  45
      3.3.4.4 化合物 31 的合成  45
      3.3.4.5 probe 4 的合成  45-46
    3.3.5 probe 5 的合成  46-47
      3.3.5.1 化合物 32 的合成  46-47
      3.3.5.2 probe 5 的合成  47
  3.4 结果与讨论  47-50
    3.4.1 合成方法  47-50
      3.4.1.1 probe 1 的合成  47-48
      3.4.1.2 probe 2 的合成  48-49
      3.4.1.3 probe 3 的合成  49
      3.4.1.4 probe 4 的合成  49-50
      3.4.1.5 probe 5 的合成  50
  3.5 本章小结  50-51
  参考文献  51-52
第四章化合物的紫外-可见吸收和荧光性质  52-59
  4.1 引言  52
  4.2 试剂和仪器  52-53
    4.2.1 主要试剂  52
    4.2.2 主要仪器  52-53
  4.3 结果与讨论  53-58
    4.3.1 probe 1 的紫外-可见吸收和荧光性质  53-54
    4.3.2 probe 2 的紫外-可见吸收和荧光性质  54-55
    4.3.3 probe 3 的紫外-可见吸收和荧光性质  55-57
    4.3.4 probe 4 的紫外-可见吸收和荧光性质  57
    4.3.5 probe 5 的紫外-可见吸收和荧光性质  57-58
  4.4 本章小结  58-59
第五章一种荧光增强检测蛋白酶活性的方法  59-74
  5.1 引言  59-60
  5.2 实验部分  60-62
    5.2.1 实验试剂  60
    5.2.2 实验仪器  60-61
    5.2.3 探针的合成  61
    5.2.4 检测方法  61-62
      5.2.4.1 荧光淬灭  61
      5.2.4.2 荧光恢复  61
      5.2.4.3 选择性研究  61
      5.2.4.4 动力学参数  61
      5.2.4.5 胰蛋白酶抑制剂  61-62
  5.3 结果与讨论  62-69
    5.3.1 蛋白酶检测原理  62-63
    5.3.2 Probe 3 的合成及性质研究  63-64
    5.3.3 鱼精蛋白诱导探针 3 荧光淬灭  64-65
    5.3.4 蛋白酶活性检测  65-67
    5.3.5 特异性研究  67-68
    5.3.6 抑制剂的筛选  68-69
  5.4 本章小结  69-70
  参考文献  70-74
第六章结论与展望  74-76
  6.1 结论  74
  6.2 展望  74-76
硕士期间发表论文  76-77
致谢  77-78
附图  78-99

水溶性生物荧光探针苯并苝化合物的合成、表征及应用

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