一个嫁接有羧酸羟基乙基酯的二吡啶吩嗪Ru(II)配合物的合成、与DNA的相互作用以及溶剂变色性质的研究

合成并表征了一个新的Ru(II)配合物[Ru(bpy)₂(hedppc)](ClO₄)₂ {bpy＝2,2'-联吡啶, hedppc＝二联吡啶[3,2-a: 2',3'-c]吩嗪-11-羧酸(2-羟乙基)酯}. 通过紫外-可见吸收光谱、与溴化乙锭竞争实验、粘度测量和DNA裂解实验研究了配合物与小牛胸腺DNA的相互作用性质. 结果表明配合物以插入模式与DNA键合,键合常数K_b＝(6.99±1.34)×10⁶ mol^－1•L (s＝2.03±0.04)与母体配合物[Ru(bpy)₂ (dppz)]^2＋相近,但光致发光和溶剂变色等光学性质与[Ru(bpy)₂ (dppz)]^2＋有明显的差别.     

钌多吡啶配合物的合成及插入配体的位阻效应对键合DNA的影响

合成了2,3-二甲基-1,4,8,9-四氮三联苯(dmtatp)和2,3-二苯基-1,4,8,9-四氮三联苯(dptatp)两种新配体及它们与2,2′-联吡啶和钌(Ⅱ)的混配物[Ru(bpy)₂dmtatp]²⁺(1)和[Ru(bpy)₂dptatp]²⁺(2),用电子吸收光谱、稳态荧光、粘度测定和圆二色谱研究了配合物与小牛胸腺DNA的相互作用。结合我们以前对配合物[Ru(bpy)₂tatp]²⁺(3)(tatp为1,4,8,9-四氮三联苯)与小牛胸腺DNA的作用研究,得出配合物与DNA的键合强度顺序为:[Ru(bpy)₂tatp]²⁺>[Ru(bpy)₂dptatp]²⁺>[Ru(bpy)₂dmtatp]²⁺,这与插入配体的位阻效应的减少趋势相一致。同时,还测定了配合物与DNA的键合常数。     

乙醇/Tris-水中Cu(Ⅱ)对SDS和DNA增强[Ru(bpy)2(dppz)]2+光致发光的调控

应用荧光光谱、荧光显微镜和伏安法研究了乙醇/水体系中Cu(Ⅱ)对十二烷基硫酸钠(SDS)和鱼精DNA增强[Ru(bpy)2(dppz)]2+(bpy=2,2′-联吡啶,dppz=邻联二吡啶[3,2-a:2′,3′-c]吩嗪)光致发光的调控。结果表明,在乙醇/三羟甲基氨基甲烷(Tris)-水(V乙醇∶VTris=1∶5)体系中,DNA和阴离子表面活性剂SDS均能增强[Ru(bpy)2(dppz)]2+的光致发光,其与[Ru(bpy)2(dppz)]2+间的键合常数分别为5.5×105和4.2×102L.mol-1;Cu(Ⅱ)离子能通过DNA和SDS介导的光诱导电子转移淬灭乙醇/水溶液中[Ru(bpy)2(dppz)]2+的光致发光,DNA介导的Stern-Volmer淬灭常数为2.0×105L.mol-1,远远大于SDS介导的淬灭常数(9.0×103L.mol-1)。此外,结合SDS、DNA和Cu(Ⅱ)对[Ru(bpy)2(dppz)]2+在铟锡氧化物(ITO)电极上发生的氧化还原反应的影响,进一步探讨了乙醇/Tris-水中Cu(Ⅱ)对SDS和DNA增强[Ru(bpy)2(dppz)]2+光致发光的调控机理。该研究有助于更好地理解DNA嵌入剂的发光和淬灭机制,为生物分子光开关的构建提供新思路。     

一系列Ru(II)配合物电致化学发光性质的比较研究

比较研究了以C₂O₄^2－为共反应物时5个结构相关的Ru(II)配合物[Ru(bpy)₂L¹]^2＋, [Ru(bpy)₂L²]^2＋, [Ru(bpy)₂L³]^2＋, [Ru(phen)₂L¹]^2＋和[Ru(phen)₂L²]^2＋(其中bpy＝2,2′-联吡啶, phen＝1,10-邻菲啰啉, L¹＝4-羧基苯基咪唑[4,5-f][1,10]邻菲啰啉, L²＝3-羧基-4-羟基苯基咪唑[4,5-f][1,10]邻菲啰啉, L³＝3,4-二羟基苯基咪唑[4,5-f][1,10]邻菲啰啉)的电致化学发光(ECL)性质. 结果表明, 酚羟基的存在能有效地淬灭Ru(II)配合物[Ru(bpy)₂L²]^2＋, [Ru(bpy)₂L³]^2＋和[Ru(phen)₂L²]^2＋的ECL, 其它Ru(II)配合物的ECL量子效率与[Ru(bpy)₃]^2＋相差不大.     

吲哚咪唑基钌(Ⅱ)联吡啶配合物与酵母RNA的相互作用

通过紫外-可见光谱和荧光光谱滴定、稳态荧光猝灭和溴化乙啶竞争键合实验研究了Ru(Ⅱ)配合物[Ru(bpy)(H₂iip)₂](ClO₄)₂{bpy=2,2′-联吡啶, H₂iip=2-(吲哚-3-基)-咪唑[4,5-f][1,10]-邻菲罗啉}的酵母RNA键合性质. 结果表明, 二者键合模式为嵌入键合, 其键合常数为7.09×10⁶ L/mol, 比小牛胸腺DNA的键合常数大, 且比同类配合物[Ru(bpy)₂(H₂iip)](ClO₄)₂的酵母RNA键合常数大.     

DNA分子“光开关”含钌多吡啶络合物细胞摄取、胞内分布及毒性机理研究

DNA作为遗传信息的载体,了解在细胞核内的组装和结构具有非常重要的意义。目前,使用能够与DNA结合的细胞膜渗透性良好的有机荧光分子作为DNA标记探针是实现这一目标的主要手段。自Barton实验室发现阳离子Ru（Ⅱ）络合物[Ru（bpy）₂（dppz）]²⁺（bpy=2,2'-联吡啶,dppz=多吡啶并吩嗪）能够作为DNA分子"光开关"以来,d⁶八面体多吡啶金属络合物与DNA的结合特性及相关研究,尤其是对这类金属络合物作为高灵敏度和结构特异性DNA探针的研究,便吸引了人们极大的关注。由于这类物质较低的膜渗透性,先前多数研究都只是局限于细胞外,活细胞内DNA直接显像成功的实例较为少见。本课题组发现五氯酚（PCP）和另外两类结构不相关的生化试剂能促进Ru（Ⅱ）多吡啶络合物的细胞特别是细胞核的摄取,[Ru（bpy）₂（dppz）]²⁺/PCP之间的协同核摄取机理可能是形成了较稳定的亲脂性离子对复合物。Ru（Ⅱ）络合物的两种对映异构体在活细胞内与DNA结合后表现出了明显的手性选择性。这是我们首次发现通过以形成离子对复合物的方式将DNA分子"光开关"Ru（Ⅱ）络合物转入活细胞核内并维持其"光开关"效应,可为研究将其他潜在的具有生物医疗效应的细胞膜不通透金属络合物转入细胞内提供一种全新的方法。     

乙醇/Tris-水中Cu(Ⅱ)对SDS和DNA增强[Ru(bpy)2(dppz)]2+光致发光的调控

应用荧光光谱、荧光显微镜和伏安法研究了乙醇/水体系中Cu(Ⅱ)对十二烷基硫酸钠(SDS)和鱼精DNA增强[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺(bpy=2,2′-联吡啶, dppz=邻联二吡啶[3,2-a:2′,3′-c]吩嗪)光致发光的调控。结果表明, 在乙醇/三羟甲基氨基甲烷(Tris)-水 (V_乙醇:V_Tris=1:5)体系中, DNA和阴离子表面活性剂SDS均能增强[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺的光致发光, 其与[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺间的键合常数分别为5.5×10⁵和4.2×10² L·mol^-1;Cu(Ⅱ)离子能通过DNA和SDS介导的光诱导电子转移淬灭乙醇/水溶液中[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺的光致发光, DNA介导的Stern-Volmer淬灭常数为2.0×10⁵ L·mol^-1, 远远大于SDS介导的淬灭常数(9.0×10³ L·mol^-1)。此外, 结合SDS、DNA和Cu(Ⅱ)对[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺在铟锡氧化物(ITO)电极上发生的氧化还原反应的影响, 进一步探讨了乙醇/Tris-水中Cu(Ⅱ)对SDS和DNA增强[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺光致发光的调控机理。该研究有助于更好地理解DNA嵌入剂的发光和淬灭机制, 为生物分子光开关的构建提供新思路。     

方波伏安法研究[Ru（bpy）2dppz]2+与DNA的相互作用

合成了含有嵌入配体二吡啶并[3,2-a:2′,3′-c]-吩嗪(dppz)的钌配合物二联吡啶二吡啶并[3,2-a;2′,3′-c]吩嗪钌([Ru(bpy)2dppz]2+),并对其结构和物理化学性质进行了表征。采用方波伏安法研究了[Ru(bpy)2dppz]2+与天然双链小牛胸腺DNA的相互作用,实验结果表明,[Ru(bpy)2dppz]2+配合物的嵌入配体会嵌入DNA的碱基对中,与DNA结合形成体积较大的"金属配合物-DNA"联合体,该联合体在电解质溶液中扩散速度较慢,导致溶液中游离的钌配合物分子减少,峰电流信号降低。计算得到[Ru(bpy)2dppz]2+与DNA的结合常数Ka=1.7×105 L/mol,结合位点n=0.84。     

Ru(bpy)2(NCS)2染料敏化CdS/Zn2+TiO2复合半导体纳米多孔膜的光电化学

采用水热法合成了Zn²⁺离子掺杂的TiO₂纳米粒子[Zn²⁺掺杂量0.5%(物质的量的比)],并用光电化学方法研究了经Ru(bpy)₂(NCS)₂(bpy=2,2′bipyridine₄,4′dicarboxylicacid)分别敏化的掺杂Zn²⁺的TiO₂电极(简写为Zn²⁺-TiO₂)和CdS/Zn²⁺-TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极的光电化学行为.实验证明Ru(bpy)₂(NCS)₂敏化CdS/Zn²⁺-TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极比单独敏化Zn²⁺-TiO₂电极的光电转换效率高,且敏化Zn²⁺TiO₂电极和敏化CdS/Zn²⁺TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极比Zn²⁺-TiO₂电极的光电流产生的起始波长都向长波方向移动.在360600nm范围内,Ru(bpy)₂(NCS)₂敏化CdS/Zn²⁺-TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极光电转换效率最好.     

利用静电吸引作用提高光催化放氢效率

本文设计合成了两个分别带正电荷和负电荷的Ir(Ⅲ)配合物[Ir(ppy)₂(bpy)]⁺(ppy=2-苯基吡啶,bpy=2,2′-联吡啶)和[Ir(ppy)₂(pbs)]^-(pbs=1,10-菲啰啉-4,7-二苯磺酸钠)作为光敏剂,以[Co(bpy)₃]²⁺为放氢催化剂,比较了Ir(Ⅲ)配合物的光催化放氢效率.发现带负电荷的Ir(Ⅲ)配合物具有更高的光催化放氢效率,带负电荷光敏剂和带正电荷催化剂间的静电吸引可能对放氢效率的提高起到了重要作用.