激发态分子内质子转移荧光探针的研究进展

荧光探针凭借其选择性好、灵敏度高、响应时间快、易于操作和检测限低等优点得到了广泛的关注。 激发态分子内质子转移(ESIPT)化合物具有特殊的激发态光物理过程,其显著的光物理性质是有较高的荧光量子产率及大的斯托克斯位移。 对于荧光分子而言,较大的斯托克斯位移可以减少自吸收和由内滤效应产生的干扰,增强分子的耐光性,有利于荧光的发射。 本文对ESIPT荧光探针检测离子(包括金属阳离子和阴离子)、中性小分子和生物大分子的研究进展进行阐述,并对ESIPT荧光分子的存在问题和应用前景进行评述。     

一种基于查尔酮衍生物的荧光探针对巯基氨基酸的检测及细胞成像

生物硫醇(如半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)及谷胱甘肽(GSH))与生物体和细胞中的许多生理和病理过程密切相关。荧光探针是对生物硫醇灵敏检测与成像的有力工具。本文合成了一种可检测生物硫醇的基于2′-羟基查尔酮荧光团开启型荧光探针1。探针中的2,4-二硝基苯磺酸酯基团既作为反应识别基团,又作为荧光猝灭基团。在DMSO/Tris(体积比8/2,pH=8.4)中,探针1与生物硫醇反应后释放出前体化合物3,3具有激发态分子内质子转移(ESIPT)和聚集诱导发光(AIE)特性,从而导致长波长荧光发射及较大的斯托克斯位移。探针1具有合成简单、灵敏度高、选择性高、细胞毒性低等优点,可以方便地检测溶液和活细胞中的生物硫醇。     

3-羟基邻苯二甲酰亚胺全水溶性次氯酸荧光探针及其应用

利用二甲基硫代氨基甲酸酯对次氯酸(HOCl)的特异性和吡啶盐的水溶性,以4-羟基异苯并呋喃-1,3-二酮作为原料,设计合成了一种检测HOCl的全水溶性激发态分子内质子转移(ESIPT)荧光探针.由于二甲氨基硫代甲酸酯对羟基的保护,探针分子内的ESIPT作用被阻碍,自身无荧光;当加入HOCl时,HOCl氧化二甲氨基硫代甲...     

含巴比妥结构荧光探针的合成及其应用研究

汞离子污染已经严重危害生态环境和人类健康,发展具有高选择性、高灵敏度且能应用于水性环境中汞离子的检测探针具有重要的研究意义.以水杨醛为原料,设计、合成一种含有巴比妥结构单元的激发态分子内质子转移(ESIPT)型荧光探针;机理研究预测汞离子与探针形成了一种类似于"(胸腺嘧啶)T-Hg-T"的结构,从而可以高选择性地识别汞离子,并且在4～20μmol·L~(-1)之间,探针的荧光强度与汞离子浓度呈现非常好的线性关系.     

含有酚羟基的吖嗪类荧光探针的阴离子识别与传感研究

设计合成了含有酚羟基的萘吖嗪类荧光探针分子,利用紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱研究了探针分子的阴离子识别和光化学传感性能。研究结果表明,该探针分子可以通过比色（紫外-可见吸收光谱）和荧光发射光谱双通道识别检测氟离子。该探针分子是一类比率型阴离子荧光探针,作用方式为探针分子酚羟基的去质子化作用,这种激发态质子转移（ESIPT）是探针分子呈现比率荧光特性的原因。通过本实验不但可以让学生掌握紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱仪的使用方法,还能培养学生在分子识别与光化学传感领域的科研兴趣。     

激发态分子内质子转移型离子探针的研究进展

激发态分子内的质子转移(ESIPT),是特殊的激发态光物理过程,此过程中的一个重要特征就是给质子基团通常会发生互变异构现象,如烯醇在激发态时发生烯醇式向酮式的转变,导致这类化合物具有很大的斯托克斯位移(Stokes shift),是良好的荧光探针或光致变色材料。本文结合国内外最新研究工作,综述了基于ESIPT机理在阴、阳离子荧光探针的研究进展;并对ESIPT分子结构的特点、工作原理、存在的问题及其应用前景作了评述。     

基于激发态分子内质子转移(ESIPT)和聚集诱导发光(AIE)活性的菲并咪唑Fe~(3+)荧光探针及细胞成像研究

设计合成具有激发态分子内质子转移(ESIPT)和聚集诱导发光(AIE)特征的酚羟基菲并咪唑Fe~(3+)荧光探针PIP-o-OH,对其结构进行了表征和确认,并通过单晶结构确认了探针PIP-o-OH中的O—H与咪唑N的分子内氢键.紫外和荧光光谱分析表明,探针PIP-o-OH与Fe~(3+)形成络合物后实现Fe~(3+)的选择性识别,并通过质谱和离散傅立叶变换(DFT)计算确定了探针PIP-o-OH与Fe~(3+)的配位方式.探针PIP-o-OH与Fe~(3+)络合前后的荧光变化成功应用于HeLa细胞和实际水样中Fe~(3+)的检测.     

一种基于ESIPT传感平台的Al~(3+)荧光探针及其应用

合成了一种基于激发态分子内质子转移(ESIPT)传感平台的高灵敏度性Al~(3+)荧光探针-二氢嘧啶并苯并咪唑衍生物(DPM)。DPM含有邻苯酚羟基,二氢嘧啶和咪唑片段,在HEPES-乙醇缓冲液(3:7,V/V)中能进行ESIPT过程,也可与Al~(3+)螯合。当加入痕量Al~(3+)时,可使DPM由黄绿色荧光(λem=535nm)变为DMP-Al~(3+)螯合物的深蓝色荧光(λem=451nm),荧光强度增强165倍。在其它离子共存下,DMP表现出对Al~(3+)的特异性响应。该探针已用于水样中Al~(3+)的检测,检测限达0.15 nmol/L。此外,DPM能透过细胞膜,可在荧光显微镜下检测细胞内Al~(3+)离子。     

氟离子荧光探针设计、合成与应用的新进展

近年来,生物体内外微量氟离子的识别与检测,受到了越来越多的关注.其中,由于荧光检测技术具有灵敏性高、选择性好、操作方便等优点,不断有各种新颖的氟离子荧光探针被设计与合成.根据荧光探针的结构特点和识别机制,将氟离子荧光探针分为去质子化型和反应型两大类,从绿色化学的观点出发,重点综述了近三年来国内外氟离子荧光探针在分子设计、合成与应用的新进展,并展望了氟离子荧光探针的发展方向.     

基于有机小分子的汞离子荧光探针研究进展

汞具有很强的生物毒性,会对人类的健康和环境造成极大危害.荧光探针具有高灵敏度、高选择性、可实时监测等优点,近年来在汞离子检测中广泛应用.由于小分子具有结构多样性、重复性好、易修饰、感应机制清晰等优点,目前许多检测汞离子的有机小分子荧光探针也已经被开发出来.根据探针与汞离子反应机制的不同,将其分为基于配位型反应和基于断键型反应两类,重点综述了近五年来用于检测汞离子的有机小分子荧光探针的研究进展.展望未来,利用特征性反应开发“Turn On”型的反应性探针,将是检测汞离子的有机小分子荧光探针研究中的重点方向.     

反应型罗丹明类荧光探针

相比于基于非共价键的超分子相互作用的传统荧光探针,反应型荧光探针的识别过程不是通过配位和氢键的相互作用,而是通过与目标物发生化学反应,使得光谱性质或颜色改变,生成不同结构的光活性化合物。近年来,反应型荧光探针主要有三种化学反应类型:底物与受体通过共价键连接;底物作为催化剂,与受体发生不可逆的反应;基于置换反应使底物与受体络合。正是反应型荧光探针利用选择反应的优势识别特定物质,因而提供了方便、快捷、专一的分析检测目标物的方法,具有很高的灵敏度和选择性,受到越来越多的关注。本文综述了近六年来基于反应型罗丹明荧光探针用于检测金属阳离子、活性氧化物和阴离子诱导β-内酰胺开环的最新研究进展,评述其结构和检测性能之间的关系,并展望这类荧光探针的应用前景与发展趋势。     

一种新型一氧化氮比率型近红外荧光探针的制备及应用

该文以邻苯二胺修饰的［c］［1, 2, 5］噻二唑-5, 6-二胺作为一氧化氮（NO）识别基团和电子受体,芴衍生物作为荧光基团和电子供体,合成了一种新型检测NO的近红外荧光探针。通过紫外可见吸收光谱和荧光光谱研究探针分子的光谱学性质及检测NO的可行性。该探针与NO反应后生成苯并三氮唑结构,分子内电荷转移（ICT）效应加强,在近红外区的荧光明显增强。相较于传统的增强型或猝灭型NO荧光探针,该文制备的荧光探针通过比率计量荧光检测信号,实现了背景荧光低、抗干扰能力强的NO近红外荧光检测。该荧光探针受外界干扰小,且不与其他活性氧、活性氮反应,能够对不同浓度的NO产生快速、灵敏的荧光响应,对NO的检测线性范围为0～10 μmol/L,检出限为28.88 nmol/L。选择性实验表明,该探针对NO的响应具有专一性和抗干扰性。该文制备的比率型荧光探针能实现NO近红外荧光分析和检测,具有背景荧光低、抗干扰能力强的优点,可用于生物样品中NO的检测。     

基于黄酮的ESIPT型荧光探针检测三苯基膦

三苯基膦(PPh3)是一种重要的有机化合物,具有亲核性和还原性,已被广泛用于有机合成和有机金属化合物配位中。然而PPh3的过量使用不可避免地会引起环境的污染,并且对人体的健康也具有潜在威胁。因此我们迫切需要一种方便而高效的检测PPh3的方法。已有检测方法在便捷性和灵敏性等方面不如人意,而小分子荧光探针因其灵敏度高、选择性好、检测简单等优点受到广泛关注。受生物标记领域常用的无痕Staudinger连接反应的启发,本文设计合成了一个类似Staudinger连接反应,以能够具有固态发光性质的激发态分子内质子转移(ESIPT)特性的3-羟基黄酮荧光染料为母核,以邻叠氮苯乙酸酯为识别基团,用于检测PPh3的荧光增强型的探针分子。通过叠氮与PPh3反应,经过氮杂叶立德中间体,进行快速的分子内酰胺化,释放3-羟基黄酮染料并恢复荧光发射,从而实现在溶液中及滤纸上快速检测PPh3的目的。该探针在定量和定性检测PPh3方面具有潜在应用价值。     

基于ESIPT机理香豆素荧光化合物的合成和光学性质

以3-碘苯酚为原料,经过甲酰化反应、Knoevenagel缩合反应、Sonogashira偶联和还原反应得到以香豆素为母体的目标化合物7-（甲氧基苯乙炔基）香豆素-3-甲醇(5)。化合物5的结构经过¹H NMR, ¹³C NMR和MS(ESI)分析表征确认。并对化合物5的光学性质进行了研究,结果表明：化合物5具有典型的 ESIPT 发光机理,可以构建比率计量型双光子荧光探针。      

非猝灭型Cu2+荧光分子探针的研究进展

Cu2+荧光分子探针的开发对高灵敏及高选择性检测Cu2+具有重要意义.本文按照探针的结构类型,综述了近些年来荧光增强及比率型Cu2+荧光分子探针的研究进展.引用文献40篇.     

基于ESIPT发射调控的纳米传感器测定VB1

以2,4-二氨基苯肼和2,6-二甲酰基对甲苯酚为反应物,合成了一种具有激发态分子内质子转移(ESIPT)荧光的聚合物纳米颗粒(E-FNPs)。E-FNPs富有-NH_2,-C=N-和邻位-OH基团,能够发射较强的ESIPT荧光(Φ=0. 66)。在E-FNPs溶液中加入VB_1时,溶液的颜色由黄色变为浅黄色,同时其ESIPT荧光明显淬灭;加入其它维生素和相关生物活性物时几乎无变化。基于该原理建立了一种检测VB_1的新方法。该方法的线性范围为0. 1～35. 5 nmol/L。检出限为1. 6 mmol/L。该方法应用于维生素药片VB_1含量的测定,加标回收率为99. 1%～105. 2%。本研究的"合成-修饰一体化"方法可以为ESIPT荧光聚合物纳米颗粒的制备提供借鉴;基于ESIPT荧光淬灭机理的纳米传感器可为VB_1的高灵敏、高选择性检测提供新思路。     

多功能荧光探针的设计、合成与应用研究进展

多功能荧光探针可检测多个阴阳离子、小分子等,相对于单分析的荧光探针能提高检测效率、降低分析成本,故广受关注.根据分子结构特点,将多功能荧光探针分为有机小分子型、聚合物型和金属有机配合物型等三大类,从检测对象和性能出发,重点综述了近几年国内外多功能荧光探针在分子设计、合成与检测应用等方面的新进展,并展望了多功能荧光探针的发展潜力,指出开发能够在同体系中同时识别多个分析物的探针是未来研究中的重点方向.     

新型苯并噻唑类探针的合成及其对S2-的荧光和比色检测

本文设计合成了一种基于激发态分子内质子转移(ESIPT)机理的苯并噻唑类荧光探针TZ-1,并对其结构进行了表征。实验结果表明,在体积比1∶1的DMSO/PBS(10mmol/L,pH=7.4)溶液中,探针TZ-1具有高选择性并可在3s内实现荧光"off-on"(在365nm紫外灯照射下,由无荧光变成橙色荧光)识别S~(2-),检测限为81μmol/L,pH适用范围为6～12;此外,加入S~(2-)后探针TZ-1的DMSO/PBS溶液由无色变为浅黄色,通过裸眼即可识别S~(2-)。     

基于BODIPY衍生物的氟离子荧光比例探针的研究

利用有机合成中Si-O键受氟离子（F-）作用断裂形成O-的机理,开展了以荧光染料BODIPY-PhOSi作为荧光探针检测溶液中的微量氟离子的研究。BODIPY-PhOSi受氟离子作用形成BODIPY-PhO-,引起荧光强度变化,从而达到检测微量氟离子的作用。实验通过有机反应合成了荧光探针BODIPY-PhOSi,然后采用荧光光谱仪进行低浓度溶液中微量氟离子滴定实验,得到不同浓度氟离子的荧光光谱曲线,谱图分析表明荧光探针BODIPY-PhOSi对氟离子的响应呈比例比色型,通过数据计算得到荧光探针的最小检测限,在对比实验中氟离子检测表现出了良好的选择性。     

羧酸酯酶比率型双光子荧光探针的构建及生物成像研究

羧酸酯酶(CaE)水平的异常与脂肪肝、高血脂等多种疾病的发生密切相关,发展用于快速、准确地检测CaE含量的荧光探针对上述疾病的早期诊断具有重要意义.本文基于分子内电荷转移原理,设计合成了一种对CaE具有高选择性识别的红光比率型双光子荧光探针DCM-CE.CaE催化水解断裂探针分子的酯键,导致酶促反应前后探针的荧光光谱性能发生显著的改变,以此实现对CaE的比率荧光检测.该探针具有较好的选择性、较低的检测下限以及较宽的pH响应范围.此外,我们成功地将DCM-CE应用于活细胞中对内源性CaE的双光子荧光成像.