1,8萘酰亚胺的半胱氨酸荧光探针的合成
Keywords: Naphthalimide; Cysteine;Maleimide; Fluorescent probe 目 录
1 前言 1
1.1 绪论 1
1.2 荧光探针的发光原理 1
1.2.1 荧光与荧光光谱 1
1.2.2 荧光探针的特点和结构组成 2
1.3 生物小分子硫醇类荧光探针 3
1.3.1 生物小分子硫醇类荧光探针的响应原理 3
1.3.2 生物小分子硫醇荧光探针研究进展 6
1.4 萘酰亚胺类荧光探针 7
1.4.1 萘酰亚胺类荧光探针的简介 7
1.4.2 萘酰亚胺类荧光探针研究进展 8
1.5 论文设计研究思路 10
1.6 目标化合物的合成路线 10
2 实验过程 13
2.1 实验材料与仪器 13
2.1.1 主要材料与试剂 13
2.1.2 仪器与设备 13
2.2 合成过程 14
2.2.1 化合物2的合成 14
2.2.2 化合物3的合成 15
2.2.3 化合物1的合成 15
2.3 结果与讨论 16
结 论 19
参考文献 21
致 谢 25
附 录 27
1 前言
1.1 绪论
半胱氨酸、高半胱氨酸和还原性谷胱甘肽均是生物小分子硫醇，他们参与生物体内的一些活动，并且在其中发挥着重要作用。在人体内，半胱氨酸含量如果发生异常，那么就会引起一些如水肿、肝功能损伤等疾病。高半胱氨酸在血浆中的浓度过高的话，它在一定程度上会 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072*
影响人体内的细胞，使细胞损伤，从而引起阿尔茨海默病、心血管疾病。细胞内生物小分子硫醇含量最多的是谷胱甘肽，它分为了还原型谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽，两者之间有着氧化反应和还原反应平衡。在生理条件下，绝大多数时候都是还原型谷胱甘肽在作用，所以我们所说的谷胱甘肽在没有特殊的条件下都指的是还原性谷胱甘肽。还原性谷胱甘肽不仅作为抗氧化剂，清除人体内的自由基，在细胞的生长、维持细胞功能方面也起着重要作用。因此，生物小分子硫醇的重要性被体现出来，越来越多的人们关注到了生物小分子硫醇。荧光分析法以其使用方法简略、检测限低备受关注。
萘酰亚胺类荧光物质是目前来说应用较为广泛的荧光物质之中的一种，还有荧光素类、罗丹明类等都是被用的比较多的。萘酰亚胺由萘酸酐制备而成。其并不产生荧光，我们将具有强的可以电子的基团如氨基取代其4位，这样做会使其电子迁移产生荧光[1]。此类荧光分子具有平面性、共轭体系较大、分子具有强的给电子能力和供电子能力[12],这些优点使得此类荧光分子具有一个大的“吸供电子共轭体系”。在这种体系当中，会更容易受光照射从而产生荧光。1,8萘酰亚胺能在萘酰亚胺类荧光物质中被人们熟知与应用就是因为它的分子结构中有这样的一个体系。
1.2 荧光探针的发光原理
1.2.1 荧光与荧光光谱
荧光是我们所生活环境中的常见的一类荧光现象，即荧光类化合物能够在波长比较短的紫外光的照射下发出长波长[3]。当被紫外光照到之后，它们会在108秒内放射出颜色不同且强度不同的可见光，当紫外光不再照射后，光线也消失不见了，人们把这种光线叫做荧光，而把这种现象叫做荧光现象。
在遭受紫外光、电和化学等能量辐射后，荧光化合物内的电子从能量最低的能级即基态跃迁至激发态，由于电子在激发态不稳定，经由辐射衰变释放出光子而又回到原来的状态，此过程会产生荧光。各类物质的分子具备的化学结构是不一样的，它们所具有得能级也是不同的。绝大多数时候，分子在室温的条件下均处 于最低振动能级，受到光的照射后，该物质的分子吸收和它的振动在同一频率的光线，使得其发生分子跃迁。在大多数条件下，它们与分子碰撞下落至第一电子激发态的能量最低的层级时所消耗的能量等于能级层之间的能量，因此不发光，由现在的所处的能级层回到基态的振动能级的同时，发射出比之前吸收的波长长的光辐射，发射出来的光辐射就是荧光[4]。它们与分子碰撞下落至第一电子激发态的能量最低的层级时所消耗的能量等于能级层之间的能量。
1.2.2 荧光探针的特点和结构组成
荧光探针以高的灵敏度、不伤害样品的制备、较强的耐光性、较长的发射波长、快速原位检测等优点被人们所认识，用于化学、医学、生物学等研究领域。
荧光探针由荧光团(Fluorophone)、连接 基团(Spacer)和接受 基团(Receptor)三个部分组成的[5](图1.1)。其中荧光团的主要作用是发射信号。它在规定的条件下将吸收的光能以光的形式释放，就是我们说的荧光信号。连接集团起的就是连接的作用。它将荧光团和接受集团相连接，同时将被测物与受体已经结合的消息传送给荧光团。接受基团则是和被检测的物质作用将信息通过连接集团传递给可以发光的基团即荧光团。
图1.1 荧光探针的结构示意图
1.3 生物小分子硫醇类荧光探针
1.3.1 生物小分子硫醇类荧光探针的响应原理
（1）生物小分子硫醇荧光猝灭型（turnoff）探针
在维持生物环境的过程中，生物分子硫醇的作用是独一无二的。作为代表的半胱氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)及谷胱甘肽(GSH)它们的结构之间差异很小，基本一样(图1.2)。通常来说，细胞硫醇的含量与白细胞的减少、银屑病、肝脏受到伤害、恶性肿瘤等疾病密切相关[67]。
图1.2硫醇的结构图
具体来说，Cys的含量不足会引起许多疾病，如孩子的增长缓 慢、组织间隙中体液过多、肌肉和脂肪减少和软弱等[8]。在血浆比较浓稠的环境中，Hcy是一个可以增加阿尔茨海默病、贫血以及循环系统疾病等发病的原因。畸形胎儿、老人的感知、思维、智能和自我认知能力等方面的出现的一些不利于人体健康与Hcy的浓度有关。GSH是细胞中硫醇含量排名第一的。它参与细胞内氧化还原的维持、细胞内信息的传递等活动[9]。
Yin等[10]报道苯并吡喃分子拥有分子再生的动力，“开关开”化学的传感器和吡喃环的“开关开”形成一个循环。作为 分子锁，它要求硫 醇为钥匙来开锁，Hg2+上锁，两者配 合可以将钥匙拨出还能开锁。探针11能呼应物质量与溶液体积之比较低的半胱氨酸，当缓慢的增加半胱氨酸的浓度时，探针11作为“手”（Hg2+）探针时，它的选择性高、感觉敏锐，在水缓冲液中对Hg2+检测所到达的极 限是较低的摩尔水平（图 1.3）。
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