分子识别中质子客体的荧光传感和开关研究进展

分子识别是超分子化学的核心概念 ,而荧光开关PET体系又是分子识别中的重要组成部分 ,是超分子化学和光物理学科相结合的成就 ,作为一种全新的客体识别分析手段由于其独特的应用价值 ,近十年以惊人的速度在向前发展。本文综合 1 998年以前的文献对质子客体的荧光开关PET体系进行了全面介绍。     

亲水性二芳基乙烯荧光分子开关的研究进展

二芳基乙烯荧光分子开关因具有优良的抗疲劳性和双稳态特征而被广泛地研究与应用,亲水化成为其作为荧光开关探针走向应用的关键点之一。本文综述了亲水性二芳基乙烯荧光分子开关当前的研究进展,归纳了实现亲水性的几种重要途径和结构,分析了各种亲水化方法的优缺点,并着重介绍了亲水性二芳基乙烯荧光分子开关作为荧光开关探针在化学传感、生物传感、生物成像以及超分辨成像等领域的应用现状,并指出当前应用研究中存在的一些问题,同时也对其未来的应用前景进行了展望。     

识别中性分子客体荧光传感和开关的研究进展

分子识别是超分子化学的核心概念,而荧光开关PET(photo-induced electron transfer)体系又是分子识别中的重要组成部分,是超分子化学和光物理学科相结合的成就.本文总结了近年来对中性客体分子的荧光传感和开关的研究进展.     

荧光分子开关的研究进展

荧光分子开关是超分子化学领域的研究热点之一,本文根据开关动作完成的方式对近年来研究的各类荧光分子开关进行了简要的归类总结,并介绍了一些具有特殊功能的荧光分子开关器件.     

喹啉取代的氟硼二吡咯染料类三价铁离子荧光探针的合成与性能

设计合成了喹啉取代的氟硼二吡咯荧光探针(BHQ),并用核磁共振波谱仪(NMR)和高分辨质谱仪(HRMS)等技术手段对合成的化合物进行了表征。 结果表明,在水溶液中,探针BHQ在Fe³⁺存在下具有良好的荧光增强识别效果,对 Fe³⁺ 具有响应快、较好的灵敏度和选择性特点,而其它金属离子的存在不干扰 Fe³⁺ 的检测。 探针BHQ与Fe³⁺以摩尔比1:1的方式进行配位。 该探针在Fe³⁺的检测方面具有潜在的应用价值。     

硼酸及其衍生物在荧光分子开关中的应用

荧光分子开关中主体和客体之间可以通过多种方式相结合，其中带有荧光团的硼酸衍生物与糖或羟基化合物的结合是通过共价键形成的。糖化学在生命科学中起着非常重要的作用，因此对糖的识别和检测在医学、细胞生物学等领域具有至关重要的意义。硼酸衍生物可以作为荧光分子开关对糖进行有效的选择性识别，因而受到科学家们的广泛关注。本文对近年来国内外相关研究成果进行了综述。     

两种新型F-荧光化学传感器的合成及其性质研究

本文设计合成了N⁶-对甲苯磺酰胺腺嘌呤(I)和邻苯二对甲苯磺酰胺(Ⅱ)两种主体化合物.通过对其与阴离子物种之间相互作用的研究发现,它们在乙腈溶液中和Cl^-、Br^-、NO₃^-、NO₂^-、HSO₄^-、Ac^-、F^-几种阴离子相互作用时,仅对F^-具有专一的选择性识别作用.F^-离子可使I和Ⅱ主体的荧光吸收猝灭并发生红移.通过试验证明,F^-离子和I、Ⅱ主体的识别作用机理是因形成了激基缔合物.     

硝基取代苯腙类荧光受体的阴离子识别与传感性能

合成了含萘荧光基团的硝基取代苯腙类受体,利用紫外-可见分光光度法、荧光发射光谱法和核磁等方法研究了受体的阴离子识别与光化学传感性能. 结果表明,在DMSO有机溶剂体系中,单硝基取代受体选择性比色和荧光识别氟离子,而双硝基取代受体可以比色和荧光识别氟离子和醋酸根离子. 归因于腙=N-NH基团质子酸性的进一步增强,双硝基取代受体能够在DMSO-H2O体系中实现对氟离子的比色和荧光识别. 此类受体是有效的“off-on”型阴离子荧光传感分子.     

石墨烯量子点荧光开关综合实验的设计

以柠檬酸为原料通过脱水缩合的方法合成荧光石墨烯量子点,结合透射电镜、红外及荧光光谱仪对其结构、组成及性能进行表征,并利用过渡金属离子与石墨烯量子点之间的电子转移作用、乙二胺四乙酸与金属离子之间的络合作用使其发生荧光淬灭与恢复,实现石墨烯量子点荧光“关”与“开”的设计,并总结出过渡金属离子电子结构与荧光开关之间的作用规律。将实验教学与前沿研究紧密结合,涵盖了材料合成、表征和性能研究等3方面的内容,内容丰富、综合性强,有利于培养学生的科研素养与实验技能,并提高其分析问题、解决问题的能力。     

以芳香硫醚为桥链的三体化合物的荧光分子开关性能

将一些发色团分子组装成具有特定功能的分子器件,是近年来随超分子化学和分子信息科学兴起而十分活跃的领域［１］,其中具有逻辑功能的光控开关器件是下一代分子计算机的核心,它们可在分子水平实现信息的存储和数据的处理、传输［２］．国内外这方面的研究主要有顺反异...     

选择性检测谷胱甘肽的荧光探针

本文设计合成了一种基于BODIPY衍生物选择性检测谷胱甘肽的比率式荧光探针1。荧光探针1中BODIPY的3位连有苯乙炔基团,5位连有咪唑盐离去基团,利用其与谷胱甘肽和半胱氨酸反应机理的不同实现了对谷胱甘肽的选择性检测。紫外可见吸收光谱和荧光光谱实验结果表明探针分子1与谷胱甘肽反应后的光谱发生明显红移,可以实现对谷胱甘肽的比率式检测。探针分子1对谷胱甘肽有极高的选择性,不受其它氨基酸尤其是半胱氨酸的干扰。荧光滴定实验表明探针分子1可实现对谷胱甘肽的定量检测,检测限为3.3×10-8 mol/L。探针分子成功地应用于活体细胞中检测谷胱甘肽。     

A BODIPY‐based Fluorescent Probe for Thiophenol

Thiophenol has been listed as one of the main sources of pollution. Sensitive probes for thiophenol are very significant. Herein, a BODIPY‐based fluorescent probe, named BDP, for poisonous thiophenol detection has been reported. BDP shows rapid response (15 s) and clear fluorescence enhancement (30 folds) to thiophenol in solution. The intensity of fluorescence and concentration of thiophenol have a good linear relationship. The detection limit is as low as 13.6 nmol · L⁻¹. BDP is stable towards pH and light radiation. Cell experiments demonstrate that BDP has good cell membrane penetrability, low cell toxicity and excellent imaging properties in living cells. Therefore, BDP has significant value on the detection of thiophenol in solution and in living cell.     

基于新型不对称BODIPY的GSH荧光探针

本文通过在BODIPY母体中引入丙二腈,设计合成了一个新型不对称BODIPY荧光染料CN-B-Cl。由于丙二腈强吸电作用,荧光染料CN-B-Cl具有优异的化学活性,能够与含巯基的化合物在buffer体系中迅速发生芳香亲核取代反应;与GSH反应生成硫取代BODIPY,而与Cys/Hcy反应生成氮取代BODIPY。根据不同取代基BODIPY化合物发光性能的不同,该荧光探针可选择性区分GSH与Cys/Hcy。     

Bioimaging of Lysosomes with a BODIPY pH-Dependent Fluorescent Probe

Fluorescence-based probes represent a powerful tool for noninvasive imaging of living systems in real time and with a high temporal and spatial resolution. Amongst several known fluorophores, 3-difluoroborodipyrromethene (BODIPY) derivatives have become a cornerstone for innovative fluorescent labelling applications, mainly due to their advantageous features including their facile synthesis, structural versatility and exceptional photophysical properties. In this context, we report a BODIPY-based fluorescent probe for imaging of lysosomes in living cells. The BODIPY derivative displayed a remarkable fluorescence enhancement at low pH values with a pK_a* of 3.1. In vitro studies by confocal microscopy in HeLa cells demonstrated that the compound was able to permeate cell membrane and selectively label lysosome whilst remaining innocuous to the cell culture at the maximum concentration tested. Herein, the BODIPY derivative holds the promise of investigating lysosomal dynamics and function in living cells through fluorescence imaging.     

超快速turn-on型ClO-荧光探针的合成及性能

为实现次氯酸根的实时、快速、便捷检测,我们以2,7-二溴-9-芴酮为原料,通过两步常规反应,合成了一种新型的turn-on型ClO^-荧光探针。在磷酸缓冲盐溶液（PBS）中,随着ClO^-浓度的增大,探针在511 nm的发射峰逐渐增大,呈绿色荧光发射。探针与ClO^-反应迅速,10 s内反应完成。此外,该探针对ClO^-有较低的检出限,检出限为0.74 μmol·L^-1。细胞实验表明探针可以在细胞水平检测内源性和外源性的ClO^-。     

基于三苯胺的荧光探针设计、合成与应用研究进展

螺旋桨结构的三苯胺荧光团既能作为强的电子供体,又能作为潜在的聚集诱导发光(AIE)骨架.同时,三苯胺衍生物很容易通过简单的反应进行结构修饰,如醛基、氨基、硼酸基、卤素、乙炔基等取代的三苯胺能够发生缩合反应或偶联反应等,进一步功能化.因此,功能性三苯胺类化合物被广泛用于太阳能电池、荧光染料、固态发光材料和荧光探针的分子设...     

一个基于丹磺酰基的荧光探针的合成和表征

合成和表征了一种带有丹磺酰基荧光团的新荧光探针,用荧光光谱测试了它对金属离子的响应。探针的高氯酸盐晶体结构显示苯并咪唑环上的氮原子N(4)被质子化了。实验结果表明探针对Fe3+有好的选择性,并与Fe3+形成了1∶1计量比的配合物。     

BODIPY-吡咯类荧光染料的合成及光谱识别性能

采用Knoevenagel反应以氟化硼配位二吡咯甲川类荧光染料BODIPY(4,4-difluoro-4-bora-3a,4adiaza-s-indacene)为母体,经吡咯甲醛或杯吡咯甲醛合成了四个BODIPY荧光染料1a~1d,用MS,NMR和元素分析进行结构确证。考察了它们的紫外吸收光谱与荧光发射光谱,结果表明1a~1d具有较高的摩尔吸光系数,在BODIPY母环的3,5位双取代物(1c和1d)相对于单取代物(1a和1b)其最大吸收波长和发射波长分别红移了约90nm和80nm,说明BODIPY-吡咯衍生物中共轭程度增强,光谱出现红移。阴离子识别研究表明,1b和1d能够与Cl-形成多重氢键,导致吸收光谱红移和荧光猝灭。     

A New Ratiometric Fluorescent Probe Based on BODIPY for Highly Selective Detection of Hydrogen Sulfide

Hydrogen sulfide (H₂S) as small molecular signal messenger plays key functions in numerous biological processes. The imaging detection of intracellular hydrogen sulfide is of great significance. In this work, a ratiometric fluorescent probe BH based on an asymmetric BODIPY dye for detection of H₂S was designed and synthesized. After the interaction with hydrogen sulfide, probe display colorimetric and ratiometric fluorescence response, with its maximum emission fluorescence wavelength red-shifted from 542 nm to 594 nm, which is attributed to the sequential nucleophilic reaction of H₂S leading to enhanced molecular conjugation after ring formation of the BODIPY skeleton. A special response mechanism has been fully investigated by NMR titration and MS, so that the probe has excellent detection selectivity. Furthermore, probe BH has low cytotoxicity and fluorescence imaging experiments indicate that it can be used to monitor hydrogen sulfide in living cells.     

氟硼二吡咯类pH荧光探针PET光谱特性的理论计算

氟硼二吡咯(BODIPY)类pH荧光探针分子是基于光诱导电子转移(PET)的荧光探针分子, 识别基团氮原子上引入不同取代基可呈现不同的光学灵敏度. 本文应用密度泛函理论(DFT)及含时密度泛函理论(TD-DFT)方法对六种含不同取代基的探针分子进行了几何构型优化及激发态计算, 探讨了不同取代基对PET效应影响. 计算结果表明: 基态时这些探针分子的最高占有分子轨道(HOMO)和最低未占有分子轨道(LUMO)都在荧光母体BODIPY的π, π^*轨道, 而识别基团上氮原子孤对电子所在的轨道为HOMO-1轨道. 但是在激发态, 当氮原子上有两个取代基时, HOMO-1→LUMO跃迁的激发能都小于荧光团的HOMO→LUMO跃迁, 这将有可能产生PET效应并导致荧光熄灭, 而当氮原子上有一个取代基时不会出现这种现象. 通过激发态结构优化可以发现, 无论识别基团氮原子上有一个还是两个取代基, N原子的轨道对称性都发生变化, 由sp³→sp², 孤对电子占据在p轨道上, 其轨道能级升高至荧光团的HOMO和LUMO轨道之间, 将导致不同程度的PET效应, 与实验结果一致.