二吡咯甲烷類(lèi)衍生物的制備、表征以及相關(guān)性能的研究.pdf

1、氟硼二吡咯甲川類(lèi)(BODIPY)熒光探針由于其具有光譜性能穩(wěn)定、化學(xué)性能穩(wěn)定、光譜靈敏度高、較高的熒光量子產(chǎn)率、較高的環(huán)境穩(wěn)定性、較好的細(xì)胞穿透能力和對(duì)生物細(xì)胞組織較小的毒性、良好的溶解性等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、食品及環(huán)境分析中。因此設(shè)計(jì)與合成BODIPY類(lèi)熒光探針?lè)肿映蔀檠芯可镝t(yī)學(xué)熒光探針的熱點(diǎn)。二吡咯甲烷類(lèi)衍生物在有機(jī)合成中有著非常重要的應(yīng)用，是合成BODIPY、corrole、dipyrrin以及porphyrin類(lèi)衍生物的

2、重要前驅(qū)體。因此基于二吡咯甲烷為前軀體發(fā)展高效的BODIPY的合成方法有重要的意義。
　　本論文系統(tǒng)的總結(jié)了二吡咯甲烷的合成方法以及BODIPY熒光探針在檢測(cè)離子和分子上的研究進(jìn)展，設(shè)計(jì)和合成了4個(gè)二吡咯甲烷化合物和其對(duì)應(yīng)的4個(gè)BODIPY熒光探針;進(jìn)一步制備了4個(gè)二吡咯甲烷Zn(Ⅱ)配合物和氟硼吡咯類(lèi)鋅配合物(BDAZn);用元素分析、核磁和質(zhì)譜等方法對(duì)化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯(GO)和BDAZn的復(fù)合物能高效的檢

3、測(cè)BSA含量，建立了一種檢測(cè)商業(yè)牛奶中蛋白含量的方法。合成了一種新型熒光性能穩(wěn)定的核酸納米銀(DNA-Ag)，探索了BDAZn和抗腫瘤活性銅配合物(LCu)對(duì)DNA-Ag的插入作用，發(fā)現(xiàn)DNA-Ag能夠很好的取代EB-CTDNA，是一種新型環(huán)境友好和低毒性非標(biāo)記性熒光核酸，可運(yùn)用于研究配合物與DNA的作用。本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)合成BODIPY的方法有兩種，與傳統(tǒng)合成方法不同的是本文首次采用二吡咯甲烷類(lèi)衍生物分步法合

4、成氟硼吡咯類(lèi)化合物，先加入三氟化硼乙醚溶液后氧化成BODIPY結(jié)構(gòu)，而傳統(tǒng)的方法是先把二吡咯甲烷氧化后再加入三氟化硼乙醚溶液，本文優(yōu)化了合成二吡咯甲烷類(lèi)衍生物的工藝條件，并且提高了合成BODIPY的產(chǎn)率。其中5-4氟苯基二吡咯甲烷和它對(duì)應(yīng)的氟硼吡咯(F-BODIPY)為首次報(bào)道。
　　(2)通過(guò)一鍋法和分步法用二吡咯甲烷作為原料合成了4個(gè)Zn(Ⅱ)配合物，表征了鋅配合物的結(jié)構(gòu)，研究了兩種方法合成的產(chǎn)物形成機(jī)制。發(fā)現(xiàn)二吡咯甲烷與鋅(

5、Ⅱ)鹽以2∶1的方式結(jié)合即形成二個(gè)二吡咯甲烷和一個(gè)Zn(Ⅱ)進(jìn)行配位的產(chǎn)物，而氧化的二吡咯甲烷與Zn(Ⅱ)以1∶1的方式進(jìn)行配位。光譜研究表明鋅配合物具有很好的光學(xué)性能。
　　(3)我們發(fā)現(xiàn)了一種基于化學(xué)傳感的高度靈敏和高選擇性的氟硼吡咯鋅(Ⅱ)化合物和氧化石墨烯(GO)形成的復(fù)合物(BDAZn-GO)，發(fā)展了一種高效的檢測(cè)血清白蛋白(BSA)含量的方法。研究表明在該復(fù)合體系中，當(dāng)GO-BDAZn的質(zhì)量比為1∶5的時(shí)候，BDAZn

6、的在發(fā)射波長(zhǎng)為508 nm處的熒光被GO完全淬滅，而B(niǎo)DAZn-GO復(fù)合體系的熒光隨BSA含量增加熒光強(qiáng)度不斷增強(qiáng)和熒光衰減時(shí)間不斷增加的響應(yīng)。我們還發(fā)現(xiàn)BDAZn-GO復(fù)合體系不但可以單獨(dú)檢測(cè)純的BSA含量，而且也可以用來(lái)檢測(cè)商業(yè)牛奶和商業(yè)發(fā)酵乳里面的蛋白含量，檢測(cè)范圍為0.0714 mg/mL到1.25 mg/mL。深入研究了復(fù)合物與BSA作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)BSA的疏水基團(tuán)和金屬結(jié)合位點(diǎn)，使BSA可以把BDAZn從BDAZn-GO復(fù)合體

7、系中解離出來(lái)形成穩(wěn)定的親水性的熒光納米小球，而且形成的親水性的熒光納米小球可以作為線(xiàn)粒體中的HepG-2的細(xì)胞成像。
　　(4)銅(Ⅱ)配合物的生物活性和毒性不同于自由的銅(Ⅱ)離子。為了設(shè)計(jì)一種在評(píng)估銅(Ⅱ)配合物與DNA的插入作用的方法，我們使用在5'和3'兩端用CTACGTGCT加以修飾的含C3-A單元的核酸適配體作為模板，合成了一種新型熒光探針AgNC53(5'-TCGTGCATC-C3AC3AC3G3C3A-CTACGT

8、GCT-3')。其在發(fā)射波長(zhǎng)為617 nm處DNA-Ag的熒光量子產(chǎn)率為0.93，是一種穩(wěn)定的熒光核酸銀。深入探索其與銅(Ⅱ)、鋅(Ⅱ)配合物的作用。發(fā)現(xiàn)其對(duì)自由銅(Ⅱ)離子、鋅(Ⅱ)離子和互補(bǔ)序列核酸適配體響應(yīng)較弱，而對(duì)含有π共軛配體的鋅(Ⅱ)和銅(Ⅱ)配合物的作用更加敏感。熒光滴定法和圓二色光譜(CD)法顯示該鋅(Ⅱ)和銅(Ⅱ)配合物對(duì)AgNC53的插入作用能使得構(gòu)象從三重構(gòu)造形式變?yōu)榉聪蚱叫械乃木垠w形式。AgNC53對(duì)銅(Ⅱ)或者