苯并噻唑类探针取代基结构对金属离子识别性能的影响

荧光探针对识别金属离子具有检测快、选择性好等特点,设计合成了两个苯并噻唑类探针分子6-(3,5-二甲基苯氧基)-5-胺基-2-苯基苯并噻唑(L4)和6-(3,5-二甲基苯氧基)-5-苯甲酰胺基-2-苯基苯并噻唑(L5),并通过探针分子的紫外可见光谱和荧光光谱的变化特征,详细研究了探针L4和L5对溶液中三价金属离子Al~(3+), Fe~(3+), Cr~(3+)和二价金属离子Cu~(2+)的识别性能。研究结果表明,当L4分子中的识别基团胺基与苯甲酰基键合形成L5分子结构时,会发生荧光猝灭,同时获得了开启式荧光探针L4和关闭式荧光探针L5。紫外可见光谱检测结果表明,在有机溶液中,探针L4选择性地识别出Al~(3+), Fe~(3+), Cu~(2+);在含水乙腈溶液中,探针L4高选择性地识别出Cu~(2+);通过紫外光照射下的裸眼检测,含探针L4的试纸有效地识别出纯水中的Cu~(2+);在有机溶液中,探针L5选择性地识别出Al~(3+)和Fe~(3+)。荧光光谱检测结果表明,当探针L4与Fe~(3+), Al~(3+), Cu~(2+)存在于有机溶液中时, L4将发生荧光猝灭;在含水乙腈溶液中,探针L4对Cu~(2+)具有高选择性识别作用;当探针L5与Cr~(3+), Fe~(3+), Al~(3+), Cu~(2+)存在于有机溶液中时, L5的荧光强度依次增强。利用溶液浓度对吸收强度作图,计算出了探针L4对Cu~(2+)的检出限为4.51×10~(-6) mol·L~(-1),络合常数Kα为1.12×10~3 M~(-1);探针L5对Al~(3+), Cr~(3+), Fe~(3+), Cu~(2+)的检测限分别为2.85×10~(-6), 4.79×10~(-6), 5.95×10~(-6)和3.23×10~(-6) mol·L~(-1),络合常数分别为:Kα(Al~(3+))=2.17×10~3 M~(-1),Kα(Cr~(3+))=2.06×10~3 M~(-1),Kα(Fe~(3+))=3.92×10~3 M~(-1),Kα(Cu~(2+))=4.43×10~3 M~(-1)。根据探针与识别金属离子的荧光滴定实验结果,推测出探针分子与金属离子之间形成了1∶1络合物。抗金属离子干扰实验结果表明,探针分子对特定金属离子的识别基本不受其他干扰金属离子的影响。~1H NMR滴定结果表明,探针L4分子结构中胺基和二甲基苯氧基,探针L5分子结构中的苯甲酰胺基和二甲基苯氧基取代基在识别金属离子过程中发挥了重要作用。探针L4在识别Cu~(2+)方面具有更广阔的应用前景。     

光谱法研究人胞红蛋白与铜(Ⅱ)离子的相互作用（英文）

胞红蛋白(Cygb)是近期在脊椎动物中发现的一种球蛋白家族成员,具有典型珠蛋白的"3+3"式的α-螺旋三明治折叠结构。利用紫外可见吸收光谱、荧光光谱、同步荧光光谱及圆二色(CD)光谱法研究了Cu~(2+)离子与Cygb的相互作用。结果表明,当Cu~(2+)离子加入到Cygb溶液中后,Cygb在280nm处的紫外吸收强度增大,说明Cu~(2+)与Cygb发生了相互作用;Cu~(2+)使Cygb的内源性荧光发生猝灭,其猝灭方式为静态猝灭。同步荧光光谱研究表明,Cu~(2+)可使色氨酸和酪氨酸的微环境发生较小的改变,与酪氨酸相比Cu~(2+)对Cygb的键合部位更接近于色氨酸。圆二色光谱研究表明,Cu~(2+)对Cygb的二级结构未引起明显变化。     

光谱法研究酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素与牛血清白蛋白的相互作用及Zn~(2+),Cu~(2+)的影响（英文）

酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素(ATLL)是一种新的大环内酯类兽用抗菌药,研究ATLL与蛋白质的相互作用非常重要,这直接与ATLL在体内的药效相关。牛血清白蛋白(BSA)结构上与人血清白蛋白(HSA)同源,因此,常用它作研究药物与蛋白质相互作用的蛋白模型。血液中有许多金属离子,已有关于体内单一离子对药物与蛋白质相互作用影响的研究,采用多光谱方法对ATLL与BSA相互作用及Zn~(2+)和Cu~(2+)的影响进行研究。结果表明,BSA的荧光猝灭属于静态猝灭,Zn~(2+)和Cu~(2+)分别使有效猝灭常数降低和增大。主要的相互作用力为氢键和疏水作用力。ATLL改变蛋白质色氨酸和酪氨酸的微环境极性。紫外光谱分析发现,Cu~(2+)可能是通过Cu~(2+)-ATLL复合物以金属离子架桥作用来影响ATLL与BSA的作用,Zn~(2+)可能通过与ATLL的竞争作用结合BSA。红外光谱分析表明,ATLL使BSA的β-折叠和α-螺旋结构向β-转角和无规卷曲转变。这些基础数据有助于阐明在生理条件下,有无Zn~(2+),Cu~(2+)时ATLL与BSA的相互作用机制及金属离子在药物与蛋白质作用过程中对蛋白质功能的影响。     

荧光光谱法研究蒜头果蛋白与金属离子的相互作用

蒜头果蛋白(malanin)是从云南、广西特有植物蒜头果中分离纯化出的一种新的、具有抗肿瘤活性的糖蛋白。用荧光光谱法研究了Cu2+,Ag+和Ca2+对malanin和apo-malanin溶液(经EDTA透析脱去金属离子后的脱金属蛋白)荧光强度的影响。结果表明,Cu2+对malanin和apo-malanin荧光均有明显的静态猝灭现象,其离解常数K_d分别为2.37×10-4和2.66×10-4 mol·L-1;Ag+对malanin的荧光强度变化不大,但对apo-malanin荧光强度却有明显的静态猝灭现象,其离解常数K_d为2.37×10-4 mol·L-1;而Ca2+对malanin和apo-malanin荧光强度均无明显变化,说明Ca2+对维持malanin分子天然构象具有重要作用。     

聚乙烯亚胺包覆的CdZnTe量子点荧光探针测定痕量Pb~(2+)

在水相中制备了聚乙烯亚胺(PEI)包裹的水溶性PEI-CdZnTe量子点。研究了反应时间,酸度及不同常见金属离子对PEI-CdZnTe量子点荧光效率的影响。基于Pb~(2+)对CdZnTe量子点具有选择性荧光猝灭作用,建立了用CdZnTe量子点为探针灵敏测定痕量Pb~(2+)的新方法。研究了不同浓度Pb~(2+)对CdZnTe量子点荧光强度猝灭情况,结果表明,Pb~(2+)对CdZnTe量子点的荧光猝灭过程可以很好地用Stern-Volmer荧光猝灭方程来描述。当Pb~(2+)浓度在0.05~3.0μg·mL~(-1)范围内,CdZnTe量子点的荧光强度F_0/F与Pb~(2+)浓度之间具有较好的线性关系,线性相关系数为0.998 8,检测限为0.01μg·mL~(-1)。该量子点荧光分析方法简便快速、灵敏度高、选择性好,能够应用于实际水样中Pb~(2+)的分析与测定。     

氧化偶氮苯双席夫碱化合物对Cu~(2+)的比色识别

为得到简便地识别Cu~(2+)的传感器,设计合成了氧化偶氮苯双席夫碱化合物。采用紫外吸收光谱法研究了化合物对Cu~(2+)的配合作用及对As~(3+)、Mo~(6+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)、Fe~(3+)、Pb~(2+)、Al~(3+)、Hg~(2+)、Ni~(2+)、Pt~(4+)、Mg~(2+)、Be~(2+)、Sr~(2+)、Cs+、Os4+、Cd~(2+)、Se~(4+)、Cr~(6+)、Co~(2+)、Rb+、Ba~(2+)、V6+、Ca~(2+)等23种金属离子的干扰作用。采用等摩尔的连续变化法(Job-plot),研究了化合物与Cu~(2+)形成配合物的配比。用红外光谱法研究了配合机理。同时研究了在EDTA存在时,化合物对Cu~(2+)的"off-on"性质。结果表明,合成的化合物具有大共轭体系,结构新颖且稳定。化合物可以克服23种金属离子的干扰,对Cu~(2+)的选择性很高。化合物与Cu~(2+)形成1∶1型强发光配合物,可以达到比色(裸眼)识别。在1.32~13.0μmol·L~(-1)范围内,化合物紫外光谱吸光度值与Cu~(2+)浓度呈现良好的线性关系,线性范围宽,最低检出限为2.6×10-7mol·L~(-1)。在EDTA存在时,该配合物释放出Cu~(2+),表现出对Cu~(2+)的"off-on"模式,红外光谱法研究明确了化合物与Cu~(2+)的结合位点。研究结果表明,所合成的氧化偶氮苯双席夫碱化合物可以对Cu~(2+)实现简便易行的比色(裸眼)识别。     

三聚氰胺及其胺化衍生物的荧光特性

研究了三聚氰胺(MA)及其胺化衍生物在不同浓度酸碱溶液中的荧光性能,探索了MA及其衍生物与金属离子作用前后三维荧光光谱的变化规律。结果显示:酸性溶液中MA的荧光强度高于胺化衍生物,而碱性溶液中MA的荧光强度低于胺化衍生物;随着盐酸浓度加大,其荧光峰向长波方向移动,且荧光强度逐渐减小;随着氢氧化钠浓度增加,MA荧光强度逐渐减小,胺化衍生物在氢氧化钠浓度为0.001mol/L时荧光强度最小,浓度为0.01mol/L时达到最大。加入Ni~(2+)、Co~(2+)、Mn~(2+)、Ca~(2+)等金属离子后,MA及其胺化衍生物无响应;但加入Cu~(2+)和Pb~(2+)后,其荧光强度随着金属离子浓度的增大而减弱直至不再变化。并通过摩尔比法求得MA及其衍生物与Cu~(2+)和Pb~(2+)的结合比。     

在双波长下识别Fe3+的一种新型可视化荧光探针的合成及性能

合成了一种新型四苯乙烯-罗丹明化合物L,通过紫外-可见吸收光谱、分子荧光光谱、裸眼和循环伏安分析法等分别研究了化合物L的聚集诱导发光性能、对金属阳离子的识别性能和电化学性能。实验结果显示:化合物L在乙醇-水的混合溶剂中表现出典型的聚集诱导发光性能;L在EtOH/H_2O(V∶V,1∶1,Tris-HCl,pH=7.0)溶液中随Fe~(3+)的加入,化合物L的EtOH/H_2O(V∶V,1∶1,Tris-HCl,pH=7.0)溶液显示出明显的颜色变化,由无色变成红色,除Al~(3+)、Cr~(3+)略微变红外,其他金属离子无明显变化,这表明化合物L可作为裸眼识别Fe~(3+)的探针;当选用激发波长350 nm时,在508 nm处的荧光发射强度发生猝灭,猝灭比为87.5%,检出限为4.56×10~(-6) mol/L;激发波长为530 nm时,在582 nm处荧光发射强度呈增大趋势,较加入前增大了49.6倍,检出限可达7.4×10~(-7) mol/L。由此可见,L在用不同激发波长激发时,在两个不同荧光发射波长下分别实现了对Fe~(3+)的"turn-off"和"turn-on"识别,因此L可作为一种具有高灵敏性和专一选择性的可视化Fe~(3+)荧光探针。并经Job's曲线、紫外和荧光滴定、核磁滴定、扫描电镜初步确定了探针L和Fe~(3+)的络合机理,探针L和Fe~(3+)的络合比为2∶1,整个测试在中性条件下进行,使得该类探针在生物体系或环境中有潜在的应用价值。且它的电离势为5.77 eV,电离势与正电极的功函数(5.5 eV)较匹配,有望开发成为空穴传输材料。电子亲合势为3.71 eV,比常见的电子传输材料PBD(E_A=2.82 eV)的电子亲和能大,有望开发为电子传输材料,所合成的化合物也可作为一类具有潜在应用价值的光电材料。     

基于氨基苯甲酰肼衍生物的铬离子荧光探针的合成及性能研究

以对氨基苯甲酸为母体通过系列化学衍生引入丹磺酰胺荧光基团及2-羟基-1-萘醛配位基团构筑了新型、简单的铬离子荧光探针L(1-(二甲基氨基)-5-(4-((2-羟基-1-萘亚甲基)甲酰肼基)苯基)萘磺酰胺)。运用核磁、质谱、元素分析和红外等手段表征了其结构,并通过荧光光谱法研究了探针分子L对Cr3+的识别作用。结果表明,当激发波长为350 nm时,单纯的探针分子L在473 nm(2-羟基-1-萘醛)和514 nm(丹磺酰胺)处显示连体双峰;当向探针分子L中加入Cr3+后,2-羟基-1-萘醛作为受体与Cr3+结合,丹磺酰胺发射峰红移至540 nm,并且强度增强5倍,量子产率Φ=0.28。探针分子L的背景荧光对Cr3+的识别无任何影响,识别过程推测是由CHEF效应和PET(光诱导电子转移)共同引起的。当加入其他金属离子(Na+,K+,Li+,Ca2+,Zn2+,Mn2+,Co2+,Cu2+,Cd2+,Hg2+,Pb2+,Ag+)时,在540 nm处荧光强度未增强,表明L对Cr3+具有高度专一的选择性。通过电喷雾质谱和Job’s plot 曲线确定L和Cr3+为1∶1的配位模式,探针L对Cr3+的最低检测限可达到4.0×10-6 mol·L-1。     

ZnO@SiO_2核壳量子点的制备及其荧光性能的研究

用一种操作简单、反应条件温和的方法制备了分散性好的超微小Zn O@Si O2核壳量子点透明溶液,利用透射电子显微镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱(FL)、纳米粒度和ZETA电位分析仪等技术对所制备纳米粒子的粒径大小、吸收光谱、发光性质进行表征。结果表明,Zn O@Si O2核壳量子点平均粒径在3~5 nm,在紫外灯下发出黄绿色荧光,紫外最大吸收在330 nm左右,可以发射出510 nm的荧光。同时,系统地考察了p H值、温度、不同金属阳离子以及不同阴离子对量子点荧光强度的影响。实验结果表明:当p H≤7时,量子点荧光完全猝灭;当p H7时,量子点荧光强度随着p H值的增加而增强,当p H为9.0时,荧光强度达到最大,然后随着p H值的升高荧光略有降低。量子点随着温度的升高荧光强度逐渐降低,当温度达到50℃以上荧光完全猝灭。一价金属离子对量子点荧光强度基本没有影响,二价金属离子对量子点荧光削弱程度的大小顺序为Fe2+Mn2+Cu2+Pb2+Co2+Ba2+Mg2+,三价金属离子对量子点荧光削弱程度的大小顺序为Fe3+Cr3+Bi3+Al3+。其中,Fe3+、Fe2+、Bi3+、Cr3+、Mn2+等金属离子对量子点的荧光有猝灭作用,PO43-、HPO42-、H2PO4-等离子对量子点荧光稍有增加作用,HCO3-、CO32-、CH3COO-、SO32-等阴离子对量子点的荧光有削弱甚至猝灭的作用,Cl-、SO42-、NO3-等离子对量子点荧光几乎没有影响。     

头孢曲松钠与金属离子作用的光谱研究

研究了头孢曲松钠与Cd2＋、Ce3＋、Eu3＋、Tb3＋金属离子络合体系的紫外光谱和荧光光谱特征。结果表明,头孢曲松钠与金属离子的紫外光谱均发生不同程度的蓝移,甚至吸收峰消失,其吸光度除Cd2＋的升高,其余都下降;荧光强度也有明显的变化,加入Cd2＋、Eu3＋后头孢曲松钠的荧光猝灭,而加入Tb3＋后头孢曲松钠的荧光增强。在此基础上,采用头孢曲松钠与Cd2＋、Ce3＋、Eu3＋、Tb3＋金属离子物质的量之比分别为1∶0.6、1∶1、1∶0.6、1∶3合成络合物,并且利用红外光谱和元素分析对络合物进行验证。     

9,10-二苯基蒽衍生物的制备及对铜离子上、下转换检测研究

Cu2+是人体正常代谢所必需的微量元素之一,但是过量的Cu2+会造成代谢紊乱,进而诱发各种疾病。长期以来,铜材料的过度使用和后处理不当导致生活环境中的Cu2+浓度超标,成为重金属污染物之一,因此生活环境中Cu2+含量的检测成为人们关注的热点。基于荧光探针的荧光光谱法由于选择性好、灵敏度高等优点被广泛应用于离子检测领域。利用荧光探针分子与待检测离子可发生选择性的弱相互作用,研究者们探索并设计了诸多可用于Cu2+检测的荧光探针。然而普通的荧光探针由于灵敏度较差或选择性不理想等问题缺乏实际应用价值。设计并合成了一种新的化学型荧光探针分子9,10-二(3’-羟基-4’-亚甲胺氨基硫脲苯基)蒽（b-HTPA）。该探针分子通过与Cu2+的络合作用,改变自身的电子排布结构,使得其荧光性能发生显著变化,由此对Cu2+产生灵敏的响应。通过上、下转换荧光光谱来研究b-HTPA对Cu2+检测的各项性能,并结合拟合计算得出最终结果。选择性研究结果表明,相比其他13种金属阳离子,Cu2+对b-HTPA荧光猝灭效果最为显著,空白探针分子荧光与加入Cu2+后的荧光强度比可达150∶1。灵敏性研究结果表明,b-HTPA对Cu2+的最低检测限为2.78×10-7 mol·L-1,远低于中国卫生部《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）,表现出良好的荧光响应灵敏性和理想的最低检测限。响应时间测试结果表明,b-HTPA与Cu2+在0~2 min时间范围内反应速率最大,并在约10 min后反应完全,说明b-HTPA在对Cu2+检测中可以短时间产生响应,降低实际应用中的检测时间和周期。还使用八乙基卟啉钯（PdOEP）作为光敏剂,以b-HTPA为湮灭剂,利用上转换荧光光谱对b-HTPA/PdOEP/Cu2+体系的灵敏性和检测限进行测试研究。结果表明,探针的上转换荧光强度随着Cu2+浓度的增加而降低,具有良好的响应性,通过拟合计算,得出b-HTPA对Cu2+的检测限为3.78×10-6 mol·L-1,低于《生活饮用水卫生标准》规定的检测下限。设计合成的新型荧光探针分子9,10-二(3-羟基-4-亚甲胺氨基硫脲苯基)蒽对Cu2+具有高选择性、高灵敏度和理想的检测限,且响应速度快,展现了上转换发光在检测领域具有应用潜力。     

四硝基酚臂式氮杂18-冠-6与稀土离子配位性能的研究

合成并表征了1,10-二氧-4,7,13,16-四氮杂18-冠-6(L1)母体及其硝基酚臂式衍生物(L2)。在H₂O-DMSO(φ=1/4)混合溶剂中用UV-Vis光谱法对L2与H+,Ce3+,Nd3+,Sm3+,Eu3+,Gd3+,Tb3+,Dy3+和Yb3+离子的相互作用进行了研究,并测定了配位稳定常数。结果表明,当溶液中pH值由1.85逐渐增大时,冠醚L2的吸收峰位从314 nm处红移;pH值增大到7.4时,在400 nm处产生了新的吸收峰,并且其峰位波长和峰强度随溶液碱性增强逐渐增大。当溶液中同时有稀土离子存在时,L2在400 nm以上的吸收峰相对于L2单独存在时发生紫移,且强度显著增大,证明了稀土配合物的形成,并且形成的pH值条件约大于7.0。L2与稀土离子的配位稳定常数值表明,其配位稳定性决定于冠醚空穴尺寸与稀土离子大小的匹配程度,随着Ce3+,Nd3+,Sm3+,Eu3+,Gd3+,Tb3+,Dy3+和Yb3+离子半径的依次减小,其配合物的稳定性趋于降低。     

一种Salen型荧光探针对镁(Ⅱ)离子的选择性识别

研究了Salen类型的荧光探针N,N'-二(2-羟基-1-萘甲醛)-l,2-苯二胺(NAPPDIH)对Mg²⁺的选择性响应。荧光和紫外光谱滴定实验显示NAPPDIH与Mg²⁺能够以1:1的化学计量比形成配合物。NAPPDIH与Mg²⁺结合后,溶液的荧光强度显著增强,紫外可见吸收光谱红移,肉眼可观测到溶液的浅黄色迅速加深。与其他金属离子相比,Mg²⁺显示唯一的荧光增强。此外,在3.0×10^-6~5.0×10^-5 mol·L^-1 范围内,Mg²⁺的浓度与荧光强度呈良好的线性关系。因此,NAPPDIH可用于Mg²⁺的快速检测。     

有/无金属离子Cu2+或Zn2+参与时中药有效成分伞形花内酯与生物大分子BSA的相互作用

运用荧光光谱(FS)及紫外光谱(UV)研究了有/无金属离子Cu2 或Zn2 参与时中药有效成分伞形花内酯与生物大分子牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。实验结果表明:有/无金属离子参与时,伞形花内酯均与BSA形成基态复合物从而猝灭BSA的内源性荧光,猝灭原因主要为静态猝灭和非辐射能量转移;金属离子参与使得KA增大,n仍维持在2左右;伞形花内酯分子能够扦插入BSA分子内部,温度以及金属离子参与对伞形花内酯与BSA分子中荧光性氨基酸残基间的空间距离r影响不大。有/无金属离子参与时伞形花内酯与BSA的作用过程均是一个熵增加和Gibbs自由能降低的自发超分子作用过程。伞形花内酯与BSA之间以静电相互作用为主,金属离子参与使伞形花内酯与BSA分子间静电相互作用增强,故ΔH对ΔG的贡献增大。     

掺铜磷酸盐和氟磷酸盐玻璃的光谱研究

本文对掺铜Ca-Al磷酸盐玻璃和、Na-Mg-Ca-Sr-Ba-Al氟磷酸盐玻璃分别作了吸收光谱、ESR谱、激发光谱、荧光光谱和荧光寿命测定。实验结果表明,玻璃中的Cu2+在近红外有一吸收带,属于畸变0h格位中2Eg→2T2g的跃迁。Cu+在紫外区有一吸收带,属于3d10→3d94s1跃迁。用紫外激发,玻璃中Cu+在可见区有一较宽的发光带。磷酸盐玻璃中,荧光峰值位于458nm。氟磷酸盐玻璃中,荧光峰值位于420nm。前者荧光寿命为26μs,后者为60μs。     

钨酸锌激光晶体的光谱测量

用基质晶片作参比,测量了Cu+、Er3+等离子激活的钨酸锌晶体的光谱,并进行了分析讨论,发现激活离子与基质晶格之间存在能量传递过程.晶体在可见光区有比较强的荧光.     

基于FRET机理的荧光探针的合成及其对汞离子的识别

基于FRET机理设计合成了一个包含罗丹明6G及香豆素的汞离子荧光探针Rh-6G-coumarin(RC),研究了它的光谱性能及对汞离子的识别作用。在V(C₂H₅OH)∶V(H₂O)=9∶1溶液中加入汞离子后,575 nm处荧光强度迅速增大,荧光由蓝色变为明亮的红色,同时溶液的颜色由黄色变为红色。溶液中其他金属离子,如Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺和Cr³⁺对汞离子的荧光识别没有太大影响。该探针可在较宽的pH ( 4~10)范围内识别汞离子。光谱滴定实验表明,汞离子与RC以2∶1的计量比形成了配合物。