基于1, 1′-联二萘衍生物荧光探针的设计、合成及其性能研究

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近年来,由于有机小分子荧光探针表现出检测限较低、简单易合成、反应时间迅速、可实现专一性检测、发光性能优异以及生物成像效果较好等优点,得到了科研人员的广泛关注。目前,荧光探针已经广泛应用于有毒有害气体检测,生物小分子检测,环境中重金属离子检测等方面。开发新型检测性能优异的有机小分子荧光探针依然具有重要的意义。本文选择1,1′-联二萘酚为骨架,使用有机化学合成方法,制备了一系列1,1′-联二萘酚衍生物荧光探针,这些探针可以实现对战争毒剂模拟物(DCP)以及巯基氨基酸(L-Cys,D-Cys,Hcy和GSH)的识别。本论文的研究工作内容如下:(1)第一章:介绍了荧光检测几种不同的反应机理(包括分子内电荷转移、光致电子转移、荧光共振能量转移、激基缔合物和激发态分子内质子转移),以及1,1′-联二萘酚衍生物作为荧光探针的研究进展。(2)第二章:设计合成了一系列基于1,1′-联二萘酚骨架的硅化合物荧光探针(FS1、FS2、FS3和FS4)。它们在DMF溶液中的荧光颜色分别为绿色,黄色,橙色和绿色。这四种荧光探针均可实现对战争毒剂模拟物DCP的专一检测,最快响应速度在5 s内,最低检测限为9.7 n M。随着DCP的加入,荧光探针颜色由黄色变为蓝色(FS1),绿色变为浅绿(FS2),橙色变为红色(FS3),绿色变为无色(FS4)。并且通过TDDFT理论计算和核磁滴定研究了四种荧光探针的发光机理和反应机理。此外,在实际应用方面,我们首次将制备的荧光探针和光纤传感技术相结合,制备了一种可以实现高精度实时监测DCP蒸汽的光纤传感器,最低检测限为4.4 ppb,远低于战争毒剂对人体造成危害的浓度(7.0 ppb)。(3)第三章:设计并合成了一系列1,1′-联二萘酚衍生物(FP1,FP2,FP3和FP4),并以丙烯酰基作为识别基团,合成了四种荧光探针(FP1B,FP2B,FP3B和FP4B),它们均可以实现对巯基氨基酸(L-Cys,D-Cys,Hcy和GSH)的识别。其中,探针FP3B和FP4B可以区分出Cys,实现其专一识别。FP3B和FP4B在DMF溶液中与Cys呈现出荧光猝灭的现象,而与Hcy和GSH反应时则呈现出荧光增强。通过TDDFT理论计算和核磁滴定研究了四种荧光探针的发光机理和反应机理。
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