香豆素衍生物荧光分子探针的合成及性能研究_毕业设计论文

齐齐哈尔大学毕业设计（论文）题目香豆素衍生物荧光分子探针的合成及性能研究学院化学与化学工程学院摘要以香豆素-3-甲酸为原料，经氯乙酰化得中间体香豆素-3-甲酰氯，进一步与2-吡啶-8-氨基喹啉反应，得荧光分子探针(SHK-1)；香豆素-3-甲酰氯与过量的乙二胺反应合成得到SHK-2；2-吡啶-8-氨基喹啉经氯乙酰化得中间体，进一步与无水哌嗪反应，最后与香豆素-3-甲酰氯合成得SHK-3。

上述产物的结构经1H-NMR表征，均为目标产物。

经初步筛选后，研究了荧光分子探针SHK-1在中性缓冲溶液中对金属离子的识别性能。

结果表明，SHK-1可以选择性荧光猝灭识别Cu2+、Fe3+。

SHK-1与Fe3+络合后，SHK-1在波长为351nm处，荧光峰强度猝灭31%；与Cu2+络合后，SHK-1在474nm处，荧光峰强度几乎完全猝灭，猝灭比率达97%。

定量分析显示，SHK-1与Cu2+形成了1:1型络合物。

金属离子竞争实验表明，常见的金属离子均不干扰SHK-1对Cu2+的检测。

关键词：香豆素；荧光分子探针；Cu2+AbstractCoumarin-3-methyl chloride was synthesized using the raw marterial coumarin-3-formic acid through chloroacetylation. which were used as mediums of synthesizing complicated fluorescent probes. Furtherly, used coumarin-3-methyl chloride and 2-pyridine-8-aminoquinoline, fluorescent molecular probes SHK-1 was designed and synthesized through reaction. SHK-2was synthesized using the coumarin-3-methyl chloride and excess ethylenediamine.. 2-pyridine-8-aminoquinoline was chloroacetylated using the raw marterial , which is the mediums of synthesizing complicated fluorescent probes. And then further reaction with anhydrous piperazine, finally the SHK-3was synthesized through coumarin-3-methyl chloride. The structure was confirmed by 1H-NMR characterization of the above products, are the target product.After initial screening, fluorescent molecular probes of the SHK-1 was studied in the recognition performance of the metal ions in the neutral buffer solution. The results show that SHK-1 can be selective fluorescence quenching identification of Cu2+,Fe3+.After complexation with Fe3+, at the wavelength of 351nm, the fluorescence peak intensity quenching of 31%; After complexation with Cu2+, at the wavelength of the 474 nm, The fluorescence intensity is almost complete quenching, the quenching ratio of 97%. Quantitative analysis showed that SHK-1formed a 1:1 complex with Cu2+. Metal ion competition experiments show that the detection of SHK-1 for Cu2+ did not been interfered for the common metal ions.Keywords: Coumarin; Fluorescent molecular probes; Cu2+目录摘要 (2)Abstract (3)第1章绪论.......................................................................................... 错误！未定义书签。

1.1概述............................................................................................ 错误！未定义书签。

1.1.1荧光的定义 (1)1.1.2荧光产生的原理 (1)1.2荧光探针.................................................................................... 错误！未定义书签。

1.3香豆素类荧光探针的研究进展 (2)1.3.1香豆素及其衍生物在各个领域中的应用 (2)1.3.2香豆素类化合物 (3)1.4本研究工作的主要内容及意义 (6)第2章实验部分 (8)2.1实验药品与仪器 (8)2.1.1实验药品 (8)2.1.2实验仪器 (9)2.2 实验操作 (9)2.2.1 SHK-1的合成 (10)2.2.2 SHK-2的合成 (10)2.2.3 SHK-3的合成 (11)2.2.4 SHK-4的合成 (11)2.3 识别性能测定 (10)2.3.1 溶液的配置 (10)2.3.2 测定方法 (11)第3章结果与讨论.............................................................................. 错误！未定义书签。

3.1 核磁1H谱解析 (17)3.1.1 SHK-1的1H谱解析 (17)3.1.2 SHK-2的1H谱解析........................................................... 错误！未定义书签。

3.1.3 SHK-3的1H谱解析........................................................... 错误！未定义书签。

3.2 SHK-1对常见金属离子识别的选择性 ................................... 错误！未定义书签。

3.3 Cu2+浓度对溶液光谱的影响 (16)3.4 其它金属离子对探针识别Cu2+光谱的影响 (17)结论 (19)参考文献 (20)致谢 (28)第1章绪论1.1 概述1.1.1 荧光的定义荧光是一种光致发光的冷发光现象。

常温下，当用紫外光或可见光照射某些物质时，这些物质吸收光能而处于激发态并在极短的时间内(10-8s)发射出比入射光波长长的光线，并且发射出的光线的波长和强度各不相同，而一但停止照射后，这种光也随之消失，这种光被称为荧光，能发出荧光的物质称为荧光物质[1-3]。

1.1.2 荧光产生的原理物质在吸收入射光的过程中，光子的能量传递给了物质分子，该分子受到激发，原来处于基态的电子在很短的时间内(10-15s)级跃迁到较高能级，跃迁前后两个能级间的能量差等于分子受到激发时吸收光子的能量。

紫外、可见光区的光子能量较高，足以引起分子中的电子被光子激发，随即发生电子能级间的跃迁，处于这种激发态的分子称为电子激发态分子。

此后，由于分子处于激发态及其不稳定，其通过内转换过程把部分能量转移给周围分子，使较高激发态的电子很快回到最低激发态的最低振动能级。

即通过辐射的方式返回基态。

辐射的衰变过程伴随光子的发射，即产生荧光。

图1.1为分子内所发生的激发过程以及辐射跃迁衰变过程的示意图。

荧光分子在未被照射前一般处于基态单重态S0，在吸收入射光的光子能量后，分子被激发。

分子中的电子容易从S0跃迁至激发单重态S1、S2。

高能量的单重激发态分子通过无辐射跃迁回到激发态的最低能级S1，处于S1的分子寿命一般为10-4-10-8秒，它们会通过辐射衰变返回基态S0。

，此过程会伴随光子的产生，这就是荧光[4]。

E：能量；F：荧光；ic：内转换图 1.1 荧光的产生过程1.2 荧光探针荧光探针是一类在紫外-可见-近红外光区有特征荧光，并且其荧光性能(激发波长、发射波长、强度等)可随所处的环境的性质，如极性、浓度、折射率等方面的变化而灵敏地改变的荧光性分子[5]。

它能将分子识别事件通过荧光信号有效表达出来[6]。

它广泛应用于金属阳离子[7-9]、阴离子[10]和中性分子[11]等被分析物的荧光识别检测。

在众多的分析方法中，荧光分子探针及其技术具有灵敏度高、选择型好、使用方便、成本低、不需预处理等诸多优点[12]，因此近年来受到化学界、生物学界和医学界[12,13]的广泛关注。

荧光探针一般是由荧光基团和识别基团通过连接基(共价键)相连而成，各基团起不同作用。

荧光团起到把识别事件以光学信号的形式表达出来;识别基团起到选择性的和客体结合的作用，即事件的识别[14]。

荧光探针是统一的整体，不是基团简单的叠加，因此在荧光探针的设计合成中必须二者兼顾。

当识别基团与被分析物结合时会引起荧光基团的化学环境发生变化，通过颜色的改变、光谱的移动、荧光强度的增减等现象来表现，这些变化可被裸眼或者仪器识别。

这是目前为止在设计荧光探针中应用最广泛的方法。

1.3 香豆素类荧光探针的研究进展香豆素又名1，2-苯并吡喃酮(分子式如下)，广泛存在于自然界中的一种内酯类化合物，天然存在于芸香科和伞形科植物中最多，其次是黑香豆、香蛇鞭菊、野香荚兰、兰花等中，少数来自微生物。

由于它具有抗艾滋病，抗肿瘤，抗氧化，抗微生物，降压，抗辐射等多方面的生物活性以及良好的光学特性等优点，被广泛应用于各个领域[15,16]。