单分散四臂聚乙二醇衍生的高选择性Hg2+荧光探针的合成和性能研究

为了提高荧光探针的潜在应用价值,研究开发了一种基于单分散四臂聚乙二醇的罗丹明B衍生物荧光探针,该探针在水溶液中对Hg~(2+)金属离子具有高选择性。与其他竞争性金属阳离子相比,在有Hg~(2+)存在的情况下,探针在572 nm处表现出显著的荧光增强。探针的荧光信号变化是基于严格的"开-关"机制,由Hg~(2+)诱导罗丹明B的构型从内酰胺螺环(无色无荧光)转变为开环酰胺形态(粉色荧光)。在0～10μmol/L的浓度范围内,探针的荧光强度与Hg~(2+)浓度呈现较好的线性相关性,检出限为0.385μmol/L。此外,通过MALDI-TOF-MS分析实验论证了探针与Hg~(2+)的结合行为和感应机制,充分说明探针中聚乙二醇(PEG)结构在检测Hg~(2+)过程中起着不可或缺的作用。     

一种基于水溶性半菁染料的Hg~(2+)识别探针

合成并表征了一种半菁染料Hcy-Np,采用荧光发射光谱,在4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)(pH值=7.40)水溶液中,研究了Hcy-Np作为检测探针对Hg~(2+)的识别能力。结果表明,在1.0×10~(-5)mol/L的Hcy-Np溶液中Hg~(2+)浓度达到2.0×10~(-4)mol/L后,荧光强度增强89.5倍,继续增加Hg~(2+)浓度,荧光增强不明显。与Hg~(2+)作用后的荧光发射强度不受其它常见阳离子的干扰,该探针对Hg~(2+)具有高选择性和灵敏性。     

5-苯基-2-邻甲苯-2H-1,2,3-三氮唑-4-羧酸乙酯的结构性质及其罗丹明衍生物检测汞离子

应用计算化学的方法研究了5-苯基-2-邻甲苯-2H-1,2,3-三氮唑-4-羧酸乙酯(EPTC)的结构及理论光谱,并与实验测定结果相比较;再将EPTC与罗丹明B合成了新化合物REPTC,采用紫外吸收和荧光光谱法测定了REPTC与16种金属离子的相互作用。实验结果表明:在pH 7.4的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)-水溶液中,REPTC在2.33×10~(-5)～4.00×10~(-5) mol/L的浓度范围内,仅对Hg~(2+)有高选择性的响应,表现为在577 nm处出现一个新的发射峰且强度显著增大,同时肉眼可观察到明显的颜色变化。结合电喷雾质谱及理论计算表明:Hg~(2+)的存在使得REPTC分子中罗丹明的螺环结构从闭环转为开环,可与Hg~(2+)形成物质的量比为1∶2的新配合物。荧光成像实验表明:REPTC可成功标记HeLa细胞中的Hg~(2+),进而可开发用于生物体系中Hg~(2+)的测定。     

基于罗丹明B的Cu~(2+)选择性荧光探针的合成与表征

设计合成了一种基于罗丹明B为发光团的高选择性荧光探针。相对于其他常见金属离子,该探针对Cu~(2+)具有较好的选择性和灵敏度。优化实验条件,在乙醇-水溶液(V(乙醇)∶V(水)=4∶1,p H 7.3,50 mmol/L HEPES)测试介质中,探针对浓度在2.0×10~(-6)~7.0×10~(-6)mol/L范围内的Cu~(2+)呈现良好的线性响应,检出限为6.7×10~(-7)mol/L。Job's plot实验表明,探针与Cu~(2+)以1∶1结合。可逆实验表明,探针与Cu~(2+)的配合是可逆的,其识别原理为Cu~(2+)的加入导致探针P罗丹明内酯结构开环而发射出强的荧光。     

罗丹明B衍生物荧光探针的合成及其对Fe3 的检测

以罗丹明B与苯胺为原料,经过缩合反应制得一种罗丹明B衍生物的荧光探针F-1[3',6'-二(二乙基氨基)-2-苯基螺[异吲哚-3,9'-氧杂蒽]-1-酮],其结构通过1HNMR、13CNMR、红外光谱和高分辨质谱(HRMS)进行确证。Fe~(3+)加入探针体系后,体系颜色由无色变为紫色,荧光显著增强,而不受其他金属离子(Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Zn~(2+)、Hg~(2+)、Co~(2+)、Cd~(2+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)、Ag+、Pb~(2+)、Cr~(3+)、Fe~(2+))干扰。通过测定探针化合物F-1的离子选择性、离子竞争性、浓度梯度、Job’s曲线和pH对探针分子荧光强度的影响,发现在p H=5～7的环境中,Fe~(3+)浓度在2.0×10~(–6)～1.8×10~(–5) mol/L时,探针F-1对其检测呈较好的线性关系,其具备定性、定量检测生物机体或者环境中痕量Fe~(3+)的潜力。     

罗丹明类探针R6GHA荧光法测定汞离子的研究

以罗丹明6G(R6G)为母体,经一系列反应设计合成R6GHA。采用荧光光谱(PL)研究了R6GHA对pH值和不同离子的荧光发射行为,在pH为7的乙醇水溶液中,R6GHA荧光发射峰极弱,此时溶液透明。加入Hg~(2+)可诱导R6GHA在595 nm处产生荧光发射,此时溶液为橙红色,而其他金属离子未引起显著变化,基于此,可以对水溶液中微量Hg~(2+)进行裸眼识别,并对相关机理进行了探讨。结果表明,R6GHA对Hg~(2+)具有选择性荧光响应,并可应用于Hg~(2+)的检测,检出限为2.33×10~(-6)mol/L。     

基于罗丹明内酰胺结构的“关-开”型Fe~(3+)荧光探针的性能研究

以对苯二甲酰氯与罗丹明B乙二胺缩合反应的产物(Rh-1)为荧光"关-开"型探针,研究了探针Rh-1选择性识别Fe~(3+)的各种影响因素,建立了Rh-1荧光检测分析痕量Fe~(3+)的方法,其线性范围为1.0×10~(-7)mol/L~2.6×10~(-5)mol/L,检出限为2.31×10~(-8)mol/L。     

一种新型荧光探针的合成及其对Ag+识别性能研究

以罗丹明B与氯乙酰氯,邻苯二胺等为原料,合成了一种新型的荧光探针R3。通过~(13)C NMR、~1H NMR及高分辨质谱进行了表征。在Tris-HCl缓冲溶液调节pH=7的测试介质中,该探针对Ag~+具有较好的选择性和灵敏度。当Ag~+在0.5×10~(-5)～1.5×10~(-5) mol/L范围内紫外吸光度(A)与Ag~+浓度呈现良好的线性关系,线性拟合系数为0.998 3,检出限为4.3×10~(-6) mol/L。Job’s plot实验表明,荧光探针与Ag~+以1∶1结合。     

新型喹啉类Zn2+探针的合成及细胞成像研究

以2-甲酰基-8-羟基喹啉为原料,与苯肼进行缩合反应合成了荧光分子探针HSZn,采用FTIR、NMR、HRMS对其结构进行了表征。紫外可见光谱和荧光光谱分析结果表明:该探针在水相中对Zn~(2+)具有较好的荧光增强效应,而其他金属离子对其干扰较小;HSZn的荧光强度与Zn~(2+)浓度(1.0×10–5~1.0×10–4 mol/L)具有良好的线性关系,检测限低至4.0×10–8 mol/L;Job’s曲线和LC-MS分析表明:Zn~(2+)与HSZn的络合比为1∶2,且探针在pH=5~13内对Zn~(2+)都有较灵敏的荧光响应。细胞成像实验表明:该探针可在Hela活细胞中实现对Zn~(2+)的荧光成像。     

一种罗丹明类Hg~(2+)和pH双功能荧光探针及其选择识别性能

以罗丹明B、水合肼和对羟基苯甲醛为原料,合成了一种新型的荧光增强型识别Hg2+和pH双功能荧光探针,即对羟基苯甲醛罗丹明B腙(HRBH)。用FT IR、1 H NMR和13 C NMR对其分子结构进行了表征,并通过荧光光谱对探针的识别性能进行了研究。研究结果表明:当N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂时,探针HRBH对Hg2+具有良好的选择识别性,并且基本不受其他金属离子的影响;通过Job’s曲线可知,探针与Hg2+的配合比为1∶1;Hg2+浓度在3×10-5~7×10-5 mol/L的范围内,探针HRBH的荧光强度与Hg2+浓度呈现出较好的线性关系,线性相关系数为0.9903;探针对pH值的响应区间为3~6,并具有良好的可逆性。     

Hg2+探针的合成、光谱性能及生物应用研究

设计合成并表征了一种罗丹明类Hg~(2+)探针,对其识别性能进行了研究。检测了探针的紫外吸收光谱及荧光发射光谱,结果表明探针对Hg~(2+)具有较好选择性和灵敏度。探针与Hg~(2+)结合后,观察到吸光度、荧光信号及溶液颜色都发生改变。通过Job′s曲线研究发现Hg~(2+)和探针配合的计量比为1∶1。理论计算表明,探针结构中的S原子和羰基O原子与Hg~(2+)进行配位,诱导内酰胺环打开。将10μmol/L的探针作用于细胞时,存活率约为90%。10μmol/L探针在细胞中几乎无荧光,与Hg~(2+)孵育后可观察到细胞内的荧光明显增强,探针具有很好的细胞膜通透性。在小鼠腹腔内注射探针(400μL×400μmol/L),拍照未发现荧光,在同一位置注射Hg~(2+)后,捕获到明显荧光信号。结果表明,探针具有优良的性能,在生物体染色和标记以及疾病的早期诊断方面都具有潜在的应用价值。     

基于off-on机理的罗丹明Ag~+荧光探针合成与识别性能

以罗丹明6G、香草醛、氯丙烯等为原料,经过三步反应,合成了一种基于off-on机理的罗丹明荧光探针(RP)。用红外、核磁光谱等技术对其结构进行表征,利用紫外、荧光光谱等研究其光化学性质及识别性能,同时考察了金属离子浓度等因素的影响。结果表明,探针本身荧光很弱,与Ag~+结合后荧光显著增强,在C_2H_5OH/H_2O(1/3,V/V)体系中,荧光探针在689 nm处,对Ag~+具有专属识别性能,受常见金属离子(Cu~(2+)、Hg~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)、Cd~(2+)、Fe~(3+)、Co~(2+)、Bi~(3+)、K~+、Na~+)干扰小,探针的荧光强度与Ag~+浓度(26.57~66.20mmol×L~(-1))有良好的线性关系,相关系数R~2=0.9912,检出限达16.09mmol×L~(-1)。Job’s曲线表明,荧光探针与Ag~+的络合比为1:1,同时探讨了响应机理。     

B-降胆甾苯并咪唑化合物对金属离子识别性能研究

苯并咪唑是优良的离子探针活性基团,以3种不同取代基结构的B-降胆甾苯并咪唑化合物作为金属离子受体,采用紫外光谱法和荧光光谱法对12种不同的金属离子(Co~(2+)、K~+、Na~+、Li~+、Pb~(2+)、Ca~(2+)、Zn~(2+)、Sr~(2+)、Ni~(2+)、Ag~+、Hg~(2+)、Cu~(2+))进行检测,结果表明这3种化合物对Cu~(2+)离子具有高度的选择性,抗干扰能力好,可作为选择性光学传感器,检出限分别为7. 31×10~(-8)、7. 99×10~(-8)、5. 85×10~(-8)mol/L,采用Job法测试,3种化合物与Cu~(2+)的配合比为1∶1。     

基于喹啉Zn~(2+)荧光探针的合成及其性能

以邻氨基苯甲酸和咔唑等为原料,经Skraup、Vilsmeier-Haack和Knoevenagel等反应合成了3-{2-[8-(1H-苯并咪唑-2-基)喹啉-2-基]乙烯基}-9-苯甲基-9H-咔唑(探针L),并通过1HNMR、13CNMR、MS对其结构进行了表征。荧光光谱测试结果表明,探针L对Zn~(2+)的选择性好,抗干扰能力较强,50 s内响应,在pH=5~9内对pH不敏感。加入Zn~(2+)后,探针L的荧光强度与Zn~(2+)浓度(0~60μmol/L)呈现良好的线性关系,相关系数R2=0.998 6,检测限为2.003 1×10-8mol/L。Job's曲线、荧光滴定实验和ESI-MS谱分析表明,探针L与Zn~(2+)的络合比为1∶1。     

对二甲氨基苯甲醛缩氨基硫脲荧光猝灭法测定虾头中微量汞的研究

采用对二甲氨基苯甲醛与氨基硫脲反应,合成对二甲氨基苯甲醛缩氨基硫脲(DMA),并用NMR对其结构进行表征,研究其荧光光谱。发现其水溶液在448 nm处发射强荧光。探讨DMA在水溶液中当有Hg~(2+)存在时,DMA的荧光可被完全猝灭,据此建立了荧光猝灭法测定微量Hg~(2+)的方法,其线性范围是0~1.5×10-5 mol/L,检出限为1.00×10-7 mol/L。该方法用于虾头中微量汞的测定,灵敏度较高,重现性好。     

基于喹啉Zn2 荧光探针的合成和性能研究

以邻氨基苯甲酸和咔唑为原料,经多步反应得到3-(2-(8-(1H-苯并咪唑-2-基)喹啉-2-基)乙烯基)-9-苯甲基-9H-咔唑(探针L),并通过1H NMR,13C NMR,MS对其进行了结构表征。荧光光谱法研究表明,该探针对Zn2+的选择性好,抗干扰能力较强,50 s内响应,在pH值为5~9范围内对pH值不敏感。探针L与Zn2+的荧光强度与Zn2+浓度(0～1.6×10-5 mol/L)呈现良好的线性关系,相关系数R2=0.99866,检测限为6.69×10-8 mol/L。Job’s曲线、荧光滴定实验和ESI-MS谱分析表明探针L与Zn2+的络合比为1:1。     

不对称双缩二氨基硫脲荧光探针的合成及其对金属离子的识别性能研究

以1,3-二氨基硫脲、苯甲醛与噻唑-5-甲醛为原料,合成了一种新型不对称双席夫碱结构荧光探针N'-亚苄基-2-(噻唑-5-基亚甲基)肼基-1-硫代碳酰肼(L),并通过NMR、IR、ESI-MS和元素分析对其结构进行表征。在缓冲溶液(pH=7.0)中,探针L可以高选择性地荧光识别Zn~(2+),检测限为3.5×10~(-7)mol/L,pH适用范围为5～10。当Zn~(2+)与探针L配位时,生成1∶2型配合物(L-Zn~(2+)),在365 nm紫外灯照射下,由无色变成亮绿色强荧光,具有潜在的应用价值。     

罗丹明类荧光探针的合成及其对Hg~(2+)的识别研究

以罗丹明B、水合肼及2'-羟基苯乙酮等廉价化合物为原料,经过简单的缩合反应得到可识别Hg~(2+)的荧光探针L,其结构经1HNMR、13CNMR以及HR-MS表征。光谱性能研究表明,探针L在Et OH-H2O(V(Et OH)∶V(H2O)=4∶1,p H 7.0,20 mmol/L HEPES)体系中,对Hg~(2+)具有优异的识别能力,两者的配合比为1∶1,且识别过程可逆。     

三联吡啶衍生物Hg2+探针的合成、离子识别及量化计算

通过Suzuki偶联反应,分别将9-己基-9H-咔唑基团和三苯胺基团引入4'-(4-苯基)-2,2',6',2″-三联吡啶结构中,设计合成了两种具有D-π-A结构的三联吡啶衍生物(Tpy1和Tpy2),并经熔点、核磁共振、质谱及元素分析对其结构进行了表征。Tpy1和Tpy2对Hg2+比其他金属阳离子具有更好的选择性,可通过紫外分光光度法或紫外灯下肉眼观测对二氯甲烷溶液中的Hg~(2+)进行有效识别。密度泛函理论(DFT)量化计算结果表明,当探针与Hg~(2+)结合后,其分子内电荷转移(ICT)效应增强,吸收光谱红移31 nm。此外,探针分子中所连接的不同的供电子芳香基团可影响其对Hg~(2+)的识别效果,Tpy1和Tpy2检测限分别为2.51×10~(-6)mol/L和4.40×10~(-6)mol/L。探针分子对Cu~(2+)也有响应。     

乙炔黑修饰碳糊电极测定汞离子

制备了乙炔黑修饰碳糊电极,通过循环伏安法研究了Hg~(2+)在裸碳电极和乙炔黑修饰碳糊电极上的电化学行为。实验结果表明,Hg~(2+)在乙炔黑修饰电极上有明显的氧化还原峰。同时对实验条件进行了优化,在该优化条件下,氧化峰峰电流随着Hg~(2+)浓度的增加在3.0×10~(-7)~2.4×10~(-5)mol/L范围内线性增加,检出限为2.3×10~(-8)mol/L。采用标准加入法成功地检测了模拟水样当中的痕量Hg~(2+)。