光致變色脫氧核苷的設計、合成及性質(zhì)研究.pdf

1、光是一種控制生物大分子方便和強有力的工具，復雜多樣的生物體系，如細胞單元，不僅可以受益于非侵襲性的、無干擾性的自然光，而且可以在時間和空間上受益。在化學和合成生物學領域，DNA結(jié)構(gòu)和功能的人工控制已經(jīng)成為一個熱點，尋求在DNA結(jié)構(gòu)中引入光致變色單元的新策略是當前迫切艱巨的任務，所以，設計合成新穎高效的光致變色核苷化合物是一個不容忽視的課題。
　　我們設計合成了光致變色脫氧核苷化合物dA-1、dA-2，以脫氧腺苷為分子骨架，二芳基乙

2、烯為光致變色單元，利用碳碳三鍵橋接到嘌呤的8位。在365nm紫外光作用下，在各種溶劑環(huán)境中，對dA-1進行了紫外吸收光譜測試，但在長波區(qū)并沒有非常明顯的新吸收峰出現(xiàn)，故對光致變色單元進行了一些改良。我們選用全氟代環(huán)戊烯類二芳基乙烯光致變色單元，重新設計合成了光致變色脫氧核昔化合物dA-2。在365nm紫外光作用下，dA-2在水溶液中發(fā)生光異構(gòu)化反應，得到了關環(huán)異構(gòu)體，在615nm處出現(xiàn)非常明顯的新吸收峰，溶液顏色由原來的幾乎無色變?yōu)樗{色

3、，5min后達到光穩(wěn)定態(tài)，延長照射時間，光譜并沒有發(fā)生進一步的變化;隨后，立即用可見光照射關環(huán)樣品，與關環(huán)反應相比，開環(huán)反應更為迅速，在可見光作用2min后，開環(huán)反應即可完成，恢復到初始狀態(tài)，這說明此光致變色過程為高度可逆且一致的過程;365nm的紫外光與可見光對同一個樣品進行交替照射作用的可逆異構(gòu)化過程顯示，化合物dA-2具有非常強的耐疲勞度，光致變色性能非常良好;dA-2的關環(huán)異構(gòu)體在不同溫度下的熱穩(wěn)定性實驗表明，dA-2的關環(huán)異構(gòu)

4、化產(chǎn)物具有高度的熱穩(wěn)定性。由于脫氧核苷是DNA的基本組成原件，所以，把這一新型的光致變色脫氧核苷dA-2嵌入到DNA雙鏈結(jié)構(gòu)中，有望合成光致變色的核苷酸，對解決當前許多困擾我們的科學問題提供新途徑。
　　熒光探針的發(fā)展與生命科學、臨床醫(yī)學中大量的實際問題密切相關。具有良好熒光性能的核苷類化合物可以用來檢測病原體、分析基因的表達，在診斷遺傳疾病的發(fā)病機理方面發(fā)揮著巨大的作用。因此合成核苷類熒光探針并對生命體內(nèi)的離子進行識別性能的研究

5、具有重要的理論意義和應用價值。目前，該類研究還鮮有報道。因此，具有良好離子識別行為的核苷類熒光探針成為一個不可忽視的課題。
　　在第二部分工作中，我們研究了具有離子識別功能的熒光核苷探針，本部分以腺苷為基礎原料，在嘌呤的6位引入三種不同的金屬離子識別基團，合成了三種結(jié)構(gòu)新穎的核苷類熒光探針L1-L3。在水溶液(10％DMSO)中，三種化合物與不同的金屬離子作用后，L1對Pd2+具有高度單一的選擇性，而L2、L3對金屬離子沒有明顯的

6、選擇性，故我們詳細地深入研究了L1的熒光性質(zhì)。在進行Pd2+滴定實驗時，隨著Pd2+濃度增加，L1的熒光幾乎完全淬滅;由競爭實驗可知，其他金屬離子幾乎不具有干擾性;S2-返滴定實驗表明探針的熒光淬滅是由DPA(N,N-bis(2-pyridylmethyl)amine)與Pd2+的螯合作用所導致的，而L1的熒光恢復為探針的潛在應用奠定了良好的基礎;從核磁滴定實驗和ESI-MS實驗結(jié)果可以得出DPA作為識別基團和Pd2+絡合，形成穩(wěn)定的配

7、合物，化學計量比為1∶1。根據(jù)熒光滴定曲線的線性擬合實驗，L1的檢測限為6.47×10-7M，這意味著L1可以用來檢測藥物中殘留的金屬鈀離子(WHOspecifiedthresholdlimitforpalladiumcontentindrugchemicals[4.7×10-5M(5.0ppm)to9.4×10-5M(10.0ppm)])和環(huán)境檢測分析。據(jù)我們所知，這是第一例“開-關”型基于嘌呤核苷作為熒光發(fā)色團選擇地檢測Pd2+的熒