1,8-萘酰亚胺衍生物的设计、合成及其对半胱氨酸的识别研究

巯基氨基酸水平异常与多种疾病相关,其检测仍存在一定的局限,研究检测巯基氨基酸的荧光探针具有一定的价值.以苊为原料合成了61个1,8-萘酰亚胺衍生物,研究了该类化合物的荧光性能及其作为半胱氨酸含量测定的荧光探针的可能性.紫外光谱分析表明1,8-萘酰亚胺衍生物上N-取代基对最大吸收波长无明显影响;荧光光谱(FL)的性能测试显示硝基萘酰亚胺衍生物N-甲基-4-硝基-1,8-萘二甲酰亚胺(4a)～4-硝基-N-间氟苯基-1,8-萘二甲酰亚胺(4s)无荧光,氨基萘酰亚胺衍生物N-甲基-4-氨基-1,8-萘二甲酰亚胺(5a)～4-氨基-N-间氟苯基-1,8-萘二甲酰亚胺(5s)有强烈黄色荧光,而马来酰亚胺萘酰亚胺衍生物N-甲基-4-(1H-吡咯-2,5-二酮-1-基)-1,8-萘二甲酰亚胺(6a)～4-(1H-吡咯-2,5-二酮-1-基)-N-(间氟苯基)-1,8-萘二甲酰亚胺(6s)有微弱蓝色荧光,其中7个马来酰亚胺萘酰亚胺衍生物探针对半胱氨酸(Cys)溶液有荧光点亮效应.对7个探针加入21种其它氨基酸作为干扰项的测试显示探针对半胱氨酸检测有良好的选择性.研究了不同pH值下荧光强度,检测探针与半...     

基于萘酰亚胺的Hg~(2+)和Cu~(2+)荧光探针

通过衍生化4-氨基-1,8-萘二甲酰亚胺合成了一个含有酰胺基和磺酰胺基配位点、可以选择性识别汞离子和铜离子的荧光探针(NAS)。在乙醇/4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)缓冲溶液中,NAS显示淡黄色弱荧光,加入汞离子后变为蓝色强荧光,而铜离子能引起NAS荧光猝灭。常见金属离子对这两种离子的检测都没有影响,但铜离子会影响NAS对汞离子的荧光增强响应。通过质谱分析,并参考有关4-酰胺基萘二甲酰亚胺类荧光探针的研究文献,提出了NAS分别与汞离子及铜离子的配位结构。     

新型三嗪桥连的双1,8-萘酰亚胺衍生物的合成及其光物理行为

以1,8-萘酰亚胺和三聚氯氰为主要原料, 合成了两种由三嗪环桥连的双1,8-萘酰亚胺化合物3 和5. 采用紫外-可见光谱和荧光光谱等手段考察了两种化合物在不同溶剂中的光物理行为. 与参比化合物N-丁基-1,8-萘酰亚胺相比, 在二氯甲烷、三氯甲烷和甲醇等极性溶剂中, 化合物3和5除了在短波区(λ<400 nm)存在1,8-萘酰亚胺的特征荧光发射峰外, 在长波区(>450 nm)均产生一个较强的新荧光发射峰, 表现出分子内激基缔合物的光物理行为. 与化合物5相比, 由于化合物3特殊的构象异构, 其荧光强度发生严重的猝灭. 在非极性溶剂甲基环己烷中, 化合物5 由于存在较强的分子间氢键作用而聚集, 受激后形成了较稳定的分子间激基缔合物, 但未观察到明显的分子内激基缔合物的形成. 在甲苯溶剂中, 化合物3和5与甲苯分子形成了激基复合物, 并未形成分子内激基缔合物. 进一步研究3和5的固态激发态性质, 发现化合物3和5的固体薄膜受激后分别在465和469 nm处出现激基缔合物的特征荧光发射峰.     

N-苯甲酰胺基取代的双吲哚马来酰亚胺类化合物的合成与荧光性质研究

以琥珀酰亚胺为原料,经溴代、吲哚加成、与水合肼反应、酰基化和烷基化等反应,设计合成了6a～6c和7a～7b共5个新型N-苯甲酰胺基取代的双吲哚马来酰亚胺类化合物,其结构经IR,1H NMR和HRMS等进行了表征,并研究了该类化合物的紫外、荧光性能和热性质.研究表明,N-苯甲酰胺基取代的双吲哚马来酰亚胺类化合物的紫外吸收光谱在360～400和450～500 nm显示两个主要吸收峰,将N原子甲基化和苄基化后,紫外吸收峰波长发生红移.以化合物紫外最大吸收波长为激发波长,目标化合物的荧光发射光谱在560～620 nm有最大发射峰,7a有最大的荧光量子产率,7a在不同溶剂中随溶剂极性的增大,量子产率没有明显的变化规律,讨论了化合物的结构对荧光性能的影响.热学性质研究表明,化合物7a和7b的玻璃化转变温度(Tg)分别为116和80℃,目标化合物的分解温度接近400℃.     

新型萘四酰亚胺类长波长荧光染料的构建及其光谱调控

本文通过杂环胺类对二溴萘四酰亚胺的亲核反应,分别设计合成了8个未见报道的基于萘四酰亚胺母体的新型单取代或者双取代荧光染料.系统性光谱研究表明,胺类的推电子作用差异可以很好地调控其吸收和荧光波长,使之成为一类性能良好的可见或长波长荧光染料(最大吸收509—580 nm;最大发射565—638 nm;荧光量子效率0.21—0.54;Stokes位移36—77 nm).     

卤素取代与溶剂效应对荧光素荧光光谱的影响

基于卤族元素对荧光素荧光性能的影响作用,采用甲磺酸为催化剂,分别以4-卤代(氟、氯、溴)间苯二酚为原料通过Friedel-Crafts酰化/环化脱水反应合成了2',7'-二卤代荧光素(DFF、DCF、DBF)。分析了不同卤族元素取代对荧光素的紫外-可见吸收和荧光发射光谱的影响,结果表明,与荧光素光谱相比,氟原子和氯原子取代对增强荧光发射强度效果明显,溴原子的引入降低荧光发射强度。考察了荧光染料浓度对其荧光强度的影响,结果发现,三种卤代荧光染料的浓度在1×10-5mol/L时均具有最大荧光发射强度。研究了染料的溶剂效应,发现荧光光谱随溶剂类型而变化,在极性溶剂中染料的荧光强度高、荧光发射波长较长,此外,在极性质子溶剂中斯托克斯位移比极性非质子溶剂中的大。     

水溶性萘酰亚胺树形分子的合成及其荧光探针性质

合成了2个水溶性萘酰亚胺树形分子叔丁氧基羰基-{N,N-双{4-{{5-(4-叔丁基苯基)-[1,3,4]-噁二唑}-2-苯基}-乙烯基-1,8-萘酰亚胺}-乙氨基羰乙基}乙二胺(DON)和4-哌啶基-9-乙氨基-{N,N-双{4-{{5-(4-叔丁基苯基)-[1,3,4]-噁二唑}-2-苯基}-乙烯基-1,8-萘酰亚胺}-乙氨基羰乙基}乙氨基-1,8-萘酰亚胺(DOPN).并通过核磁氢谱、核磁碳谱及高分辨质谱结构表征.测定了DON及DOPN的固体、纯THF及水溶液中的荧光光谱,实验发现暗室中紫外灯下固体DON和DOPN发出橘黄色荧光,最大发射波长分别为566和561 nm.在四氢呋喃(THF)溶液中发出蓝绿色荧光,最大吸收波长为360和395 nm,最大发射波长为489和492 nm,荧光量子产率为28.2%和20.4%.水溶液中最大吸收波长为367和408 nm,最大发射波长为563和552 nm.测定了DON和DOPN与Hela细胞共同孵化后在共聚焦荧光显微镜下的细胞成像.研究了DON对Sn2+的选择性识别实验,研究发现,Sn2+对DON有选择性荧光增强,Sn2+与DON配位数为2.萘酰亚胺树形分子DON和DOPN可溶于水,具有聚集诱导发光(AIE)性质,是一种优良的Sn2+荧光探针,可广泛应用于肿瘤定位、药学研究、荧光显微技术及纳米材料研究的应用等重要领域.     

卤素取代与溶剂效应对荧光素的荧光光谱的影响

基于卤族元素对荧光素荧光性能的影响作用,采用甲磺酸为催化剂,分别以4-卤代(氟、氯、溴)间苯二酚为原料通过Friedel-Crafts酰化/环化脱水反应合成了2',7'-二卤代荧光素(DFF、DCF、DBF)。分析了不同卤族元素取代对荧光素的紫外-可见吸收和荧光发射光谱的影响,结果表明,与荧光素光谱相比,氟原子和氯原子取代对增强荧光发射强度效果明显,溴原子的引入降低荧光发射强度。考察了荧光染料浓度对其荧光强度的影响,结果发现,三种卤代荧光染料的浓度在1×10-5mol/L时均具有最大荧光发射强度。研究了染料的溶剂效应,发现荧光光谱随溶剂类型而变化,在极性溶剂中染料的荧光强度高、荧光发射波长较长,此外,在极性质子溶剂中斯托克斯位移比极性非质子溶剂中的大。     

一种溶酶体靶向双光子亚硝酰氢荧光探针的合成及细胞成像研究

亚硝酰氢(HNO)是一氧化氮单电子还原并质子化的产物,具有重要的生物学意义.以4-(2-氨基乙基)-吗啉作为溶酶体靶向基团,1,8-萘二甲酰亚胺作为双光子荧光团,三苯基膦作为HNO识别基团,构建了一个能够特异性定位于溶酶体的打开型双光子荧光探针Lyso-HNO.研究结果表明,该探针响应迅速,对HNO表现出良好的选择性,较高的灵敏性,检测极限可达202 nmol·L-1.该探针可对HeLa细胞溶酶体外源HNO进行双光子荧光成像研究.     

基于芳基炔醛共轭延伸的1,8-萘酰亚胺的高选择性比色和荧光氰离子探针

以N-丁基-4-溴-6-硝基-1,8-萘酰亚胺与邻炔基苯甲醛经Sonogashira偶联反应合成了1个高选择性的氰根离子荧光探针4.在乙腈溶液中,探针4对氰根离子具有比色和荧光双重响应.加入氰根离子后,探针4的紫外-可见光谱在540 nm处产生新吸收峰,溶液由无色变成浅紫色,其他阴离子对探针4的紫外-可见光谱几乎无影响.无CN-存在时,探针4的荧光光谱在484 nm附近产生强荧光,加入CN-后,484 nm处的发射带逐渐消失,同时在600 nm附近产生一组新峰,荧光颜色从浅绿色变成浅棕色.这归因于CN-对不饱和醛基进行加成,进而通过共轭炔基影响萘酰亚胺荧光团上的电荷转移.同时,探针4在乙腈/水(体积比9∶1)混合体系对阴离子的干扰实验进行了详细的研究.     

水溶性1，8-萘酰亚胺衍生物的合成及其对有机溶剂中少量水的识别

萘二甲酸酐与2-(2-氨乙基氨基)乙醇在乙醇中反应合成了一种新型水溶性1,8-萘酰亚胺衍生物--N-[2-(2-羟乙基氨基)-乙基]-1,8-萘酰亚胺(3),其结构经1H NMR,IR,MS和元素分析表征.荧光光谱分析发现3在不同溶剂中具有不同的荧光性质,在非(或弱)极性-非质子性溶剂、极性-非质子溶剂中几乎不产生或产生较弱的荧光,而在极性-质子性溶剂中产生较强的荧光,在水中的荧光最强.这种特性使3有望用于识别有机溶剂中的少量水.     

含萘酰亚胺光功能基元的吡唑啉酮席夫碱的合成及其光谱性质

以4-溴-1,8-萘酐为原料,经亚胺化、取代和还原反应合成了中间体N-对氨基苯基-4-哌啶-1,8-萘酰亚胺(4),4与1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-吡唑啉酮-5缩合得到一种含萘酰亚胺光功能基元的的新型吡唑啉酮席夫碱——1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-吡唑啉酮-5缩N-对氨基苯基-4-哌啶-1,8-萘酰亚胺(6)。4和6的结构经1H NMR和IR确证。研究了6在不同溶剂中的光谱性质,发现其吸收光谱和荧光光谱随溶剂的极性不同而表现出不同的光谱特性。进一步研究表明6在不同溶剂中可能以不同的互变异构体存在。     

萘酰亚胺类荧光分子探针的研究进展

荧光分子探针作为一种有效的金属离子检测手段,不仅使用方便,而且具有高灵敏度,高选择性等突出的优点.作者综述了萘酰亚胺类荧光分子探针的最新研究进展;指出萘酰亚胺化合物具有独特的荧光化学性质(如荧光量子产率高、荧光发射波长适中、斯托克斯位移大、光稳定性好、结构易于修饰等),因此被广泛应用于荧光探针研究领域,并且在合成、离子识别、检测及细胞成像等方面不断取得新的应用.     

基于1,8-萘酰亚胺与罗丹明B间荧光共振能量转移的高选择性Hg2+比率荧光探针

以罗丹明B与1,8-萘二甲酰亚胺反应合成了1个高选择性Hg²⁺比率荧光探针(RN). 在甲醇/乙腈/4-羟基哌嗪乙磺酸缓冲溶液(pH=7.2, 体积比8:1:1)中, RN对Hg²⁺具有比色和比率荧光双重响应. 加入Hg²⁺后, RN的紫外-可见光谱在约556 nm处产生强吸收, 溶液由浅绿色变为橙色, 其它金属离子对RN的紫外-可见光谱几乎无影响. 无Hg²⁺存在时, RN的荧光光谱在540 nm处出现萘二甲酰亚胺荧光团的特征峰; 加入Hg²⁺后, 540 nm处的发射带逐渐消失, 同时在580 nm附近产生强荧光, 荧光颜色从绿色变为橙色. 这归因于从萘酰亚胺到开环罗丹明B的荧光共振能量转移(FRET), 探针RN对Hg²⁺的比率荧光响应具有高选择性, 不受其它共存金属离子的干扰.     

1,4-双(4′-N,N-二甲基氨基苯乙烯基)萘的合成及荧光性质

利用Wittig反应合成了一个以萘为π-Center的对称型“D-π-D”有机绿色发光化合物1,4 双(4′-N,N-二甲基氨基苯乙烯基)萘(BDASN),并测试了其在不同环境中的光谱性质.在378nm激发波长的激发下,BDASN显示出很强的荧光发射峰,峰位在521nm(CH₂Cl₂).随着溶剂极性增大,最大发射波长红移且荧光强度降低,与“D-π-A”分子具有相似的分子内电荷转移(TICT)行为.在β-环糊精(β-CD)中BDASN的绿色发光带被猝灭,同时在450nm附近蓝发光带的荧光强度骤增.     

基于香豆素荧光团的新型极性检测荧光探针的开发及其成像应用

极性是生物微环境的重要参数之一, 在很大程度上, 生物体内许多生命活动都受到极性变化的影响, 本工作通过改变香豆素母体上的推-拉电子基团, 设计并合成了一种具有较大斯托克斯位移的新型极性荧光探针COM-PO, 该探针的荧光强度和波长会随着测试体系的极性变化而发生改变. 当极性增加时, COM-PO的激发态能量会通过偶极-偶极的相互作用散失在溶剂中, 荧光发射强度降低, 而在低极性溶剂中荧光发射强度增强, 利用这种特性实现了对极性的检测. 本工作通过荧光光谱、荧光成像实验表明COM-PO能够在样品中实现极性检测, 该探针有望实现与极性相关的疾病的早期诊断.     

4-氨基-1,8-萘二酰亚胺的结构及光谱性质的理论研究

采用HF和密度泛函理论中的B3LYP和PBE0方法,在7个不同的基组下优化得到了4-氨基-1,8-萘二酰亚胺(ANI)的基态几何构型,用CIS/6-31+G(d)方法得到第一激发态几何构型,频率分析无虚频.在此基础上运用HF-CIS,TD-B3LYP和TD-PBE0方法研究了在气相及DMSO,DMF,MeCN,THF,CHCl3和EtOH溶剂中ANI的前线轨道及电子光谱.结果表明,HOMO→LUMO的跃迁是π→π*跃迁.随溶剂极性的增加,其最大吸收和荧光波长红移.用TD-B3LYP/6-31+G(d)方法得到的溶剂中ANI的吸收光谱计算值与实验值吻合性较好,但荧光光谱计算值与实验值有较大差异.进一步经线性拟合校正,ANI在非质子溶剂中的计算值与实验值能较好地吻合.计算显示激发态ANI具有较大的偶极矩,与解释相关荧光分子探针的光诱导电子转移方向选择性现象的光生电场理论一致.     

高灵敏度席夫碱镁离子荧光探针的合成及识别性能研究

以对氨基苯甲酰肼为连接基团,分别通过氨基和酰肼基团引入丹磺酰氯和2-羟基-1-萘醛,制备了新型席夫碱(Schiff's base)类荧光探针TZ,实现了对镁离子(Mg~(2+))的高灵敏度识别。利用电喷雾质谱、紫外光谱、荧光光谱等研究了荧光探针TZ对Mg~(2+)的识别作用与机理。紫外光谱表明,单纯探针TZ在386.5 nm出现了萘醛的特征吸收峰;当探针TZ与Mg~(2+)结合后,在411 nm处出现新的吸收峰,等吸收点为400 nm。荧光光谱表明,探针TZ与Mg~(2+)结合后激发波长红移到400 nm,在发射波长468 nm处荧光强度增强10倍,量子产率为0.57。当向TZ中加入其它金属离子(Li~+、Na~+、K~+、Zn~(2+)、Ca~(2+)、Mn~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、Ag~+等)时,荧光强度并未发生明显变化,表明TZ对Mg~(2+)具有较高的选择性。通过ESI-MS滴定和Job's plot曲线确定了TZ与Mg~(2+)的配位模式为1∶1的关系,检出限可达0.13μmol/L。     

新型pH敏感吡喃腈衍生物的合成及其荧光性能

以2,6-二甲基-4H-吡喃-4-酮、丙二腈和4-(4-甲酰苯基)吗啉为原料,合成了2种含吡喃腈(DCM)结构的化合物:2-甲基-6-(4-吗啡啉苯乙烯基)-4-二氰甲烯基吡喃(MDCM)和2,6-二(4-吗啡啉苯乙烯基)-4-二氰甲烯基吡喃(BDCM)。通过1H NMR、元素分析等确定了其结构,并探讨了所得化合物的荧光性能,研究了化合物在不同浓度下荧光强度的变化、溶剂效应对其荧光性能的影响以及酸性条件下荧光光谱的变化。结果表明,MDCM和BDCM的最大荧光发射波长均在红光区域,2种化合物溶液的最大荧光发射波长随溶剂极性和溶液酸性的增强而发生红移,由于浓度猝灭效应,MDCM和BDCM的DMF溶液浓度分别为1×10-4和1×10-5mol/L时,荧光发射峰为最强。又因为BDCM分子的共轭度比MDCM大得多,所以其固体的最大荧光发射波长向长波长移了37nm。     

一种萘酰亚胺-罗丹明衍生物的合成、聚集诱导荧光增强及其双通道荧光探针性能

合成了一种萘酰亚胺-罗丹明新型荧光探针N,N'-罗丹明内酰乙氨基-4-吡啶乙烯基-1,8-萘酰亚胺(PNRh),并通过核磁氢谱、核磁碳谱及高分辨质谱结构表征.测定了PNRh的固体、乙醇和水的混合溶液中的荧光光谱,实验发现暗室中紫外灯下固体PNRh发出亮黄色荧光,最大发射波长为592 nm.在乙醇和水的混合溶液中,随着含水量的增加,荧光逐渐增强,当含水量达到100%时,荧光强度最大,溶液则由微弱的蓝色荧光变为暗红色的荧光.研究了荧光分子PNRh对金属离子Hg2+和Cr3+的选择性识别.实验发现PNRh具有聚集诱导荧光增强的性质,可实现对Hg2+和Cr3+的比率和双通道识别,是一种优良的Hg2+和Cr3+检测荧光探针.