除了对保护生态环境有着重要的意义,进一步研究阴离子识别对生物体的所产生的作用同样不可小觑。正如我们所了解到的,人体中的DNA是一种聚阴离子化合物,大多数酶和辅酶也是阴离子[9],在医学上可用阴离子识别的高选择性探针来诊断疾病及治疗,有光化学疗法、应急医学鉴定分析等。随着人们已逐步意识到阴离子在生物学、环境等范围举足轻重的位置,设计、合成对阴离子有高选择性作用的阴离子识别受体已经成为目前超分子化学研究中一个重要的课题。
目前包括地表水在内,氰离子不仅存在于工业废料中,也在一些生物过程中产生[10]。除此之外,许多天然物质是可以释放氰化物的,比如木薯、利马豆类和杏仁。并且氰化物被广泛应用于纸,纺织品,和塑料的制造过程及冶金、电镀,金属清洗、提取黄金等过程中,同时也存在于香烟烟雾和合成的燃烧产物材料中[11]。而氰化物在人类的血液中能与细胞色素C氧化酶形成稳定的复合物,从而抑制这种酶的功能,导致细胞毒性缺氧和细胞窒息。缺氧和乳酸酸中毒的联合作用会扰乱中枢神经系统,最终导致呼吸困难甚至死亡[12]。LD50(暴露氰化氢的致死剂量)的50%已报道为2500-5000 mg·min·m-3,并根据世界卫生组织,可接受的最大在饮用水氰化物浓度水平为1。9 μM[13]。由于广泛的存在和剧烈毒性,氰化物有许多常规的检测方法,基于电位,电化学,伏安,滴定和其他技术,已经开发了用于其定量分析。然而,由于结果其常复杂、耗时、依赖关于仪表,这些方法的使用是有局限性的。在这些设计用于感测较少氰离子的常规方法中,那些利用产生的化学反应产生荧光或者比色现象的已被证明是最方便的,它们简单,灵敏度高并且价格比较低廉[14]。
本课题针对于CN的识别和检测的研究主要是设计、合成一种新型荧光探针,以达到可以方便快捷的识别、检测出CN的含量,减小甚至是消除CN对环境、人类的自身健康的潜在威胁的目的,该新型荧光探针的合成具有重大的意义和巨大的潜在实用价值。
2文献综述与方案论证
2。1文献综述
2。1。1氰离子识别概述
2。1。3含萘酰亚胺基团的探针研究进展
2。1。4 含有香豆素基团的探针研究进展
2。2 方案论证
在2015年,湖南大学林伟英教授的课题组在Chem。 Comm。杂志上发表了一篇基于 FRET机理的文章,他们通过改变受体的吸收光谱,来改变供体的发射光谱和受体的吸收光谱的重叠率,从而发生FRET ON的过称;探针R25-N3具有香豆素和萘酰亚胺两个荧光团,由于两个荧光团之间的FRET过程OFF,使得受体只发射香豆素474nm的蓝色荧光,在和H2S反应之后,将叠氮基团还原为胺基,导致其分子间ICT过程ON,点亮萘酰亚胺基团的荧光,改变了其紫外吸收光谱,导致香豆素供体的发射光谱和萘酰亚胺吸收光谱重叠率增大,被阻断的FRET过程ON,香豆素向萘酰亚胺基团转移能量,最终探针R25-NH2只发射出534nm处的萘酰亚胺的绿色荧光,通过识别前后两种不同颜色的荧光,可以很简便的识别出H2S分子[62]。基于上述文献,我们设计了基于氰根识别CH键、双荧光团、FRET过程的探针A6。论文网
如图所示,探针A6含有香豆素和萘酰亚胺两个荧光团,中间通过酰胺键连接;其中A6以CH为作用位点,在和氰根作用之后,改变萘酰亚胺的 吸收的同时淬灭了萘酰亚胺的荧光,而A6除了含有CH的识别位点外,还有NH这一作用位点,和氰根作用之后,除了改变萘酰亚胺的吸收外,过量的氰根还使得其荧光增强(恢复)。即探针A6是基于ICT-PET-FRET过程,CH及NH双作用位,识别氰根点荧光比色探针。