双查尔酮及双吡唑啉荧光探针的合成及应用

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alim_zheng
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荧光探针在生物技术,药物发现,医学诊断,分子和细胞生物学中均有广泛的应用。黄酮类化合物的保健作用和药理活性一直是很多科研工作者关注的对象。吡唑啉作为一种稳定的生物活性分子,具有极其重要的研究价值。目前关于双查尔酮和双吡唑啉的研究工作目前报道较少。基于查尔酮和吡唑啉分子结构在光学范畴的应用,本文构筑了一种双查尔酮结构的分子,研究其对肼类物质的识别以及光学性质。并以该查尔酮分子作反应物,通过闭环构筑了双吡唑啉结构分子,设计出一种新型双吡唑啉金属离子荧光探针。详细内容如下:(1)基于对苯二甲醛与酮类化合物羟醛缩合反应合成了四种双查尔酮结构的分子X1-4。经~1H NMR,13C NMR和ESI-MS证实了这四种化合物的分子结构。紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱表明X1-4对肼类物质有高度选择性,同时观察了p H对探针识别的影响。在不同溶剂中,X1和X2的Stokes位移根据溶剂取向极化率的升高而显露出线性变化走向。研究了X1-2在乙醇和水的混合物中的光物理性质,并且利用密度泛函理论的计算和红外光谱分析了化合物的分子结构和优异性。(2)以对苯二甲醛为主体,与酮类化合物羟醛缩合反应生成双查尔酮结构分子,进而通过水合肼关环得到两种新型双吡唑啉荧光探针Y1-2。该荧光探针的结构经~1H NMR、13C NMR和ESI-MS进行了确认。探针Y1和Y2的光学性能经紫外和荧光分光光度计进行了表征。研究表明Y1和Y2在THF/H2O(V/V=9:1,HEPES,10 m M,p H=7.4)的缓冲溶液中,对Cu2+和Fe3+具有荧光猝灭响应。此外,通过Benesi-Hildebrand方程和Job’s plot曲线,可知探针Y1和Y2与Cu2+和Fe3+均为1:2配位。通过DFT理论计算得到了Y2与Cu2+和Fe3+的优化结构。同时探究了探针对金属离子的识别机理。(3)以间苯二甲醛为主体,与酮类化合物羟醛缩合反应生成双查尔酮结构分子,进而通过水合肼关环得到两种新型双吡唑啉荧光探针Z1-2。该荧光探针的结构经~1H NMR,13C NMR和ESI-MS得到确认。将荧光探针进行了一系列表征,研究表明探针Z1,Z2对Cu2+和Fe3+有高度的选择性。尤其是探针Z2,其对Cu2+和Fe3+的络合常数分别为9.018×10~5M-1,1.6788×10~5M-1,检测限分别是0.00074μM,0.00396μM。接着对探针Z1-2进行了p H测试,发现探针Z1-2能够在近中性和弱碱性介质中作为Cu2+和Fe3+的良好选择性化学传感器。通过密度泛函理论和红外光谱分析了探针Z1-2对金属离子的识别机理。由细胞毒性检测可知,荧光探针Z1-2在Hela活细胞中毒性很低,说明该探针在生物医药领域有很好的应用潜能。
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