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C_(60)衍生物的合成及其在电化学传感分析中的应用

作　者: 史娟兰
导　师: 高飞；汪庆祥
学　校: 漳州师范学院
专　业: 分析化学
关键词: DNA电化学传感器 C60吡咯烷衍生物 富勒醇 合成及表征
分类号: O621.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


富勒烯化学修饰一直是富勒烯研究的主要领域之一。通过化学修饰,合成出具有特殊性质和功能的富勒烯衍生物,对拓展富勒烯的应用领域具有重要意义。在富勒烯众多的反应中,1, 3-偶极环加成反应及富勒烯的羟基化反应已被广泛应用在功能性富勒烯衍生物的合成中。本论文从C60衍生物的合成、分离、表征及其在DNA电化学传感分析中的应用等方面进行探索性研究,主要内容如下:以C60、对苯二甲醛和L-苏氨酸为原料通过1, 3-偶极环加成方法合成并成功分离得到2-（4-醛基苯基）-5-（1-羟乙基）C60吡咯烷衍生物的两种异构体,分别为C60-CHO I和C60-CHO II;利用FTIR、1HNMR、MSn（n=1,2,3）以及UV-Vis等手段对产物进行表征,其分子式为C71H13NO2,并对它们进行荧光和电化学性质的研究。将C60-CHO I修饰于玻碳电极表面,并利用醛基与氨基之间的缩合反应,将探针DNA共价固定到C60-CHO I修饰的玻碳电极表面,构建了一种新型的电化学DNA传感器。以[Fe（CN）6]3-/4-为电活性探针,采用电化学阻抗法对转基因植物CaMV35S启动子基因特征片段进行定量检测,检测范围为1.0×10-13 1.0×10-9 mol/L,检测限为1.5×10-14 mol/L,且该传感器具有良好的选择性。另外,将C60-CHO II涂敷在玻碳电极（GCE）表面,实现了DNA探针的固定和杂交。应用电活性物质亚甲基蓝（MB）为杂交指示剂,以微分脉冲法对CaMV35S启动子基因特征片段进行定量测定,检测范围为1.0×10-15 1.0×10-9 mol/L,检测限为4.0×10-16 mol/L,该传感器能很好地识别DNA互补序列及碱基错配序列。此外,本文还以四丁基氢氧化铵为相转移催化剂,将C60甲苯溶液与NaOH水溶液反应制备了水溶性富勒醇,并利用富勒醇的纳米效应以及多个活性羟基基团,构建了一种具有3D立体结构的新型DNA传感器。应用计时库仑法考察了富勒醇修饰电极对探针DNA的固定（S1的固定量为2.24×1013 （分子/cm2））。采用循环伏安法和电化学交流阻抗技术对目标序列进行高灵敏度的快速测量,检测范围为1.0×10-15 1.0×10-9 mol/L,检测限为1.7×10-16 mol/L,且该电化学传感器拥有良好的选择性及稳定性。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-13
第1章 绪论  13-31
  1.1 前言  13-14
  1.2 C_(60) 环加成化学  14-16
    1.2.1 [4＋2]环加成  14
    1.2.2 [3＋2]环加成  14-16
    1.2.3 [2＋2]环加成  16
    1.2.4 [1＋2]环加成  16
  1.3 C_(60) 的羟基化反应研究概况  16-19
    1.3.1 C_(60) 与HN0_3/H_2S0_4 混酸反应法  17
    1.3.2 RC0_2N0_2 亲电加成法  17
    1.3.3 水解环硫酸酯前体法  17-18
    1.3.4 水解C_(60) 的N0_2 加成产物法  18
    1.3.5 C_(60) 的硼氢化反应法  18
    1.3.6 C_(60) 与钾反应制备富勒醇法  18
    1.3.7 四丁基氢氧化铵催化合成法  18-19
  1.4 C_(60) 及其衍生物的发展前景  19
  1.5 C_(60) 及其衍生物在DNA 电化学传感器中的研究概况  19-21
  1.6 本课题的立题思想  21-23
  参考文献  23-31
第2章 2-(4-醛基苯基)-5-(1-羟乙基)-C_(60)吡咯烷衍生物的合成及表征  31-43
  2.1 引言  31
  2.2 实验部分  31-34
    2.2.1 主要仪器和试剂  31-32
    2.2.2 目标产物的合成  32
    2.2.3 目标产物的分离与纯化  32-33
    2.2.4 目标产物的表征  33-34
      2.2.4.1 1~H 核磁共振波谱  33
      2.2.4.2 红外吸收光谱  33
      2.2.4.3 质谱  33-34
      2.2.4.4 高效液相色谱  34
      2.2.4.5 产物的荧光光谱  34
      2.2.4.6 产物的电化学性质表征  34
  2.3 结果与讨论  34-40
    2.3.1 色谱分离分析  34-35
    2.3.2 产物的表征  35-39
      2.3.2.1 1~H 核磁谱  35-36
      2.3.2.2 红外光谱  36
      2.3.2.3 质谱  36-39
      2.3.2.4 紫外光谱  39
    2.3.3 产物的荧光及电化学性质  39-40
      2.3.3.1 荧光光谱  39-40
      2.3.3.2 产物的电化学性质  40
  2.4 本章小结  40-41
  参考文献  41-43
第3章 基于C_(60)-CHO I 修饰玻碳电极的DNA 电化学阻抗传感器  43-53
  3.1 前言  43-44
  3.2 实验部分  44-46
    3.2.1 仪器和试剂  44
    3.2.2 实验方法  44-46
      3.2.2.1 DNA 传感器的制备  44-45
      3.2.2.2 DNA 杂交及检测  45
      3.2.2.3 电化学实验  45-46
  3.3 结果与讨论  46-50
    3.3.1 C_(60)-CHO I/GCE 的SEM 表征  46
    3.3.2 S1 在C_(60)-CHO I/GCE 表面共价固定的电化学表征  46-48
    3.3.3 修饰条件的优化  48-49
      3.3.3.1 C_(60)-CHO I 滴涂量的优化  48
      3.3.3.2 S1 探针键合时间的优化  48-49
    3.3.4 杂交过程的交流阻抗检测  49-50
    3.3.5 传感器的精密度、重现性和稳定性的研究  50
  3.4 本章小结  50-51
  参考文献  51-53
第4章 以C_(60)-CHO II 为DNA 共价固定平台、亚甲基蓝为杂交指示剂的DNA 电化学传感器  53-65
  4.1 前言  53
  4.2 实验部分  53-55
    4.2.1 仪器和试剂  53-54
    4.2.2 实验方法  54-55
      4.2.2.1 DNA 传感器的制备  54
      4.2.2.2 DNA 杂交  54-55
      4.2.2.3 电化学实验  55
  4.3 结果与讨论  55-62
    4.3.1 C_(60)-CHO II/GCE 的SEM 表征  55-56
    4.3.2 S1 在C_(60)-CHO II/GCE 表面共价固定的电化学表征  56-58
    4.3.3 DNA 传感器条件的优化  58-59
      4.3.3.1 S1 探针键合时间的优化  58
      4.3.3.2 MB 富集时间的优化  58-59
    4.3.4 扫速对MB 循环伏安图的影响  59-60
    4.3.5 电化学检测DNA 杂交  60-62
    4.3.6 传感器的重现性和稳定性的研究  62
  4.4 本章小结  62-63
  参考文献  63-65
第5章 富勒醇的制备及其作为DNA 电化学传感器构建的立体平台  65-81
  5.1 前言  65-66
  5.2 实验部分  66-70
    5.2.1 仪器与试剂  66-70
      5.2.2.1 富勒醇的制备  67
      5.2.2.2 红外光谱表征  67
      5.2.2.3 紫外光谱表征  67
      5.2.2.4 修饰电极的制备  67-68
      5.2.2.5 DNA 杂交及检测  68
      5.2.2.6 电化学实验  68
      5.2.2.7 电极表面探针DNA 的密度  68-70
  5.3 结果与讨论  70-76
    5.3.1 富勒醇的光谱表征  70
      5.3.1.1 红外光谱表征  70
      5.3.1.2 紫外吸收光谱表征  70
    5.3.2 不同修饰电极的电化学表征  70-72
    5.3.3 电极表面DNA 密度分析  72-73
    5.3.4 杂交时间优化  73-74
    5.3.5 DNA 杂交的电化学检测  74-75
    5.3.6 传感器的精密度、再生性与稳定性  75-76
  5.4 本章小结  76-77
  参考文献  77-81
结论与展望  81-83
附录  83-85
致谢  85-87
攻读硕士学位期间完成的科研成果  87

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 有机化学 > 有机化学一般性问题 > 有机合成化学
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