衍生于双氰基二苯代乙烯的用于活体成像的双光子荧光锌离子探针
基于席夫碱结构的锌离子选择性荧光探针

基于席夫碱结构的锌离子选择性荧光探针摘要:以水杨醛和2-氨基吡啶为合成原料,合成了水杨醛缩2-氨基吡啶席夫碱,考察了其对17种金属离子的识别能力。
结果表明,探针L对锌离子具有较高的选择性,受常见离子的干扰较小,适于锌离子的检测。
关键词:荧光探针;锌离子;席夫碱1引言锌离子是生物体必不可少的重要元素之一,在细胞分裂和成长、神经传导、细胞代谢等过程中发挥着重要的作用[2]。
因此锌离子代谢失常会影响人体的生长发育和多种疾病的发生[3]。
此外,伴随着锌在各类工业生产中的广泛使用,大量的锌元素以阳离子的形式进入环境,成为一种常见的环境污染离子。
锌离子对环境的影响引起了人们普遍重视,因此对锌离子的快速、高选择性检测具有重大的意义。
荧光探针法由于灵敏度高、选择性强、可实现原位分析检测等优点得到了广泛的应用。
近年来,报道了许多锌离子荧光探针[4, 5]。
然而,尽管有些锌离子荧光探针性能优良,但多数合成步骤复杂,限制了它的实际应用。
席夫碱类化合物容易与金属离子发生配位反应,常用来设计金属离子探针。
本文以水杨醛和2-氨基吡啶为合成原料,设计合成了一种新型基于席夫碱类的荧光材料L,并详细研究了其对锌离子的识别过程。
2实验2.1主要试剂与仪器试剂:水杨醛、2-氨基吡啶、乙腈购于天津红岩化学试剂有限公司。
实验中所采用的金属离子为该金属的可溶性硝酸盐、氯化盐或硫酸盐。
其他药品和所用有机溶剂都购买于国药集团北京化学试剂有限公司。
仪器:1H 核磁共振谱图采用 Bruker–400 MHz 核磁共振仪,荧光光谱采用日立F-4600荧光光谱仪,超纯水采用成都超纯科技有限公司生产的ULUP-IV-20T 优普系列超纯水机制得。
图 1. a. 探针L的合成路线 b. 探针L与锌离子形成络合物的示意图2.2 锌离子荧光探针L的合成与表征参照文献[6],合成了荧光探针L,合成路线如图1所示,产率为87%。
1H NMR 谱图信息与探针M结构相符。
具有双光子荧光的芴类衍生物的合成及光学性能

具有双光子荧光的芴类衍生物的合成及光学性能∗李道学;冯燕;汪俊;王奇;吕奇;黄佑红;李怡文;汪新【摘要】以具有不同烷基链的2-溴烷基芴和不同末端基团的取代苯乙烯为原料,利用Heck反应合成了五个新型的芴类衍生物(M1~M5)。
通过IR、1HNMR和元素分析对目标分子的结构进行了表征,并对它们的紫外吸收,单、双光子荧光光谱进行了测试和分析。
结果表明,末端基团的给电子能力越强,紫外和荧光光谱的红移程度越大,而且双光子吸收截面也越大;通过改变芴环9位的柔性链长度可以对化合物的溶解性进行调节,但对化合物的光学性能不会产生影响。
%In this paper,five new fluorene derivatives were synthesized by Heck reaction (M1-M5)by using 2-bromide fluorene with different alkyl side chain and substituted styrene with different end groups as raw materi-als.The molecular structures were characterized by IR,1 H NMR and elemental analysis,and their UV absorp-tion spectra,single photon fluorescence spectra and two-photon fluorescence spectra were tested and analyzed. The results show that as the electron-donating ability of end group is increasing,the UV and fluorescence spec-tra of M1-M5 red-shift to the longer wavelength and the two-photon absorption cross section is also increasing. The solubility of these five compounds can be adj usted efficiently by changing flexible chain length of the flu-orene ring without the effect on the absorption spectra and luminescence performance.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P6053-6057)【关键词】芴类衍生物;合成;给电子能力;单光子荧光;双光子荧光【作者】李道学;冯燕;汪俊;王奇;吕奇;黄佑红;李怡文;汪新【作者单位】安徽大学化学化工学院与安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230039;安徽大学化学化工学院与安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230039;安徽大学化学化工学院与安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230039;安徽大学化学化工学院与安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230039;安徽大学化学化工学院与安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230039;安徽大学化学化工学院与安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230039;安徽大学化学化工学院与安徽省绿色高分子材料重点实验室,合肥230039;池州学院材料与化学工程系,安徽池州 247000【正文语种】中文【中图分类】O6251 引言有机共轭材料由于在电子、发光和非线性光学等领域所具有的潜在应用价值,引起人们广泛关注。
三种席夫碱类荧光探针的合成及应用研究

三种席夫碱类荧光探针的合成及应用研究
席夫碱(Xylenol orange)是一种具有荧光性质的化合物,可以作为荧光探针用于生物体内离子检测和分析。
以下列举了三种常见的席夫碱类荧光探针的合成方法及其应用研究。
1. 席夫碱偶氮盐类探针的合成及应用研究:
这类探针是通过将席夫碱与偶氮盐反应得到的,具有良好的荧光性能和选择性。
合成方法包括将席夫碱与亚硝酸钠在酸性条件下反应得到席夫碱偶氮盐。
应用研究中,这类探针常用于检测和测定金属离子(如钴、铁、锰等)的浓度及其分布状态。
2. 席夫碱丙烯酸盐类探针的合成及应用研究:
这类探针是通过将席夫碱与丙烯酸发生酯化反应得到的,具有良好的水溶性和细胞渗透性。
合成方法包括利用化学反应将席夫碱与丙烯酸反应而得。
应用研究中,这类探针常用于细胞内钙离子(Ca2+)的荧光探测和成像。
3. 席夫碱葡萄糖酮类探针的合成及应用研究:
这类探针是通过将席夫碱与葡萄糖酮反应得到的,具有较好的选择性和灵敏度。
合成方法包括将席夫碱与葡萄糖酮在碱性条件下进行加热反应而得。
应用研究中,这类探针常用于检测和测定生物体内葡萄糖的浓度及其分布状态。
总之,席夫碱类荧光探针的合成及应用研究是一个活跃且具有潜力的领域,不仅可以用于生物分析和成像,还可以应用于生物传感器、药物控释等方面的研究。
随着技术的进一步发展,席夫碱类荧光探针在生物医学领域的应用前景将更加广阔。
荧光标记技术在生物学和医学研究中的应用

荧光标记技术在生物学和医学研究中的应用吴超柱;徐凡;郜炎龙;姜和【摘要】荧光标记作为一种非放射性标记技术,已成为现代生物医学研究中不可或缺的方法之一.综述了荧光标记中常用的标记试剂、检测技术以及荧光标记技术在生物医学研究中的应用进展,并展望了荧光标记技术的未来研究趋势和应用前景.【期刊名称】《重庆理工大学学报》【年(卷),期】2014(028)005【总页数】8页(P55-62)【关键词】荧光标记;荧光染料;量子点【作者】吴超柱;徐凡;郜炎龙;姜和【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】R318.51荧光标记技术起源于20世纪40年代,最初用于标记抗体以检测相应的抗原。
随着现代医学、生物学技术的不断发展,新型荧光标记试剂的发现以及各种先进荧光检测技术和仪器(如流式细胞仪(FCM)、激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)等的应用,荧光标记技术作为一种非放射性的标记技术开始受到重视并得到发展。
荧光标记具有非放射性、操作简便、稳定性高、灵敏度高和选择性好等特点,可广泛应用于细胞内外物质检测、组织及活体动物标记成像、药物分析、病理模型研究及疾病早期诊断等,在生物医学研究领域里发挥着重要的作用[1-2]。
荧光是指一种光致发光的冷发光现象。
当某种常温物质经某种波长的入射光照射,该物质吸收光能后进入激发态,并且立即退激发并发出比入射光的波长更长的出射光(通常波长在可见光波段);一旦停止入射光照射,发光现象也立即消失。
具有这种性质的出射光即为荧光。
荧光标记技术是指将能发射荧光的物质通过共价结合或物理吸附等方式标记于所研究分子的某个基团上,用它的荧光特性来反映研究对象的信息。
利用荧光标记试剂与被研究对象(核酸、蛋白、多肽等)吸附或共价结合后其荧光特性发生改变,从而反映出有关研究对象性能的信息。
1.1 荧光素类染料荧光素类标记试剂包括标准荧光素及其衍生物,如异硫氰酸荧光素(FITC)、羟基荧光素(FAM)、四氯荧光素(TET)等。
BODIPY类荧光探针的合成及生物检测应用

BODIPY类荧光探针的合成及生物检测应用BODIPY类荧光探针的合成及生物检测应用摘要:BODIPY(boron dipyrromethene)类荧光探针具有强烈的荧光发射、高量子产率、较长的激发寿命和良好的光稳定性等优异特性,被广泛应用于生物医学研究中各种生物学分析、生化传感和细胞成像等领域。
本文综述了BODIPY类荧光探针的合成方法、结构特点以及在生物检测中的重要应用。
引言荧光探针是用于生物分析的关键工具,它们能够通过发射荧光信号来标记和检测生物体内的分子、细胞和组织等。
近年来,由于其优异的荧光性能、化学稳定性和生物相容性,BODIPY类荧光探针在生物医学研究中得到了广泛应用。
一、BODIPY类荧光探针的合成方法BODIPY类荧光探针的合成主要有两种方法:直接合成法和功能化合成法。
直接合成法是通过反应端取代的双吡咯亚甲苯为原料,经过一系列的步骤进行缩合、氧化、置换等反应,最终得到目标化合物。
该方法简单且产率较高,非常适合大规模合成。
功能化合成法是先合成一个未对称的BODIPY骨架化合物,然后通过在此骨架上引入不同的官能团,从而实现对探针性能的调控和功能化改造。
这种方法灵活性较高,可以根据实际需要在骨架上引入不同的官能团,为荧光探针的应用提供了更多的选择。
二、BODIPY类荧光探针的结构特点BODIPY类荧光探针的光物理性质主要与其结构有关。
一般来说,BODIPY类荧光探针由一个中央的硼原子、两个吡咯环和两个取代基构成。
其中,硼原子的存在能够有效调节荧光发射波长,而取代基的选择则可以调控荧光量子产率和溶液发射度。
此外,BODIPY类荧光探针还可以通过引入共轭受体和供体来调整其吸收和发射波长,从而实现对其光学性质的调控。
共轭受体的引入可以使其在红外区域内发射,供体的引入则可以实现双光子激发。
三、BODIPY类荧光探针在生物检测中的应用BODIPY类荧光探针在生物检测中具有广泛的应用。
首先,它们可用于生化传感,即通过与生物分子发生特定的识别和反应,实现对生物分子的检测与定量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
Vo1.36 2015年4月 高等学校化学学报
CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES No.4
646~653
衍生于双氰基二苯代乙烯的用于活体成像的 双光子荧光锌离子探针
黄池宝 ,梁 兴 ,曾启华 ,陈华仕 ,曾伯平 ,易道生 ,陈晓远 (1.遵义师范学院化学化工学院,遵义563002; 2.韶关学院英东农业科学与工程学院,韶关512005)
摘要制备了衍生于双氰基二苯代乙烯的双光子荧光锌离子探针,该探针以4一(2一吡啶甲基)哌嗪为锌离子 受体,当络合锌离子时,探针的荧光强度增强了72.5倍和580 GM的双光子吸收截面.该探针无细胞毒性且 在体内环境中无pH敏感性,其解离常数 =(0.52 ̄0.01)txmol/L.性能测试结果表明,该探针能选择性地 检测活细胞中的游离锌离子,耐时长达约1500 s,且能探测活体组织80~150 m深处的锌离子,不受其它 金属离子与生物膜的干扰. 关键词 双光子荧光探针;锌离子;活体成像;双光子发射截面 中图分类号0655.25 文献标志码A
生物体内的zn 是继Fe 之后的第二个含量较为丰富的重金属离子,在许多生理过程中起着重要 作用 I2 .锌不但广泛参与各种生命活动的生化过程,同时也是生命体的构成元素.自1987年第一个 锌离子荧光探针(TSQ) 被合成以来,已研制出多种锌离子单光子荧光探针,如Zinquinl4 J,ZnAF_5 J, Zinpyr ,FluoZin一3H ,TFLZn ,ACF一1,ACF一2 和Bis—terpyridinyl—calix 等,这些单光子荧光探针
能方便快捷地检测zn ,但在检测时易导致光致毒及光漂白,易受组织自发荧光的干扰,只能用于组 织或细胞的浅层成像.为了克服这些问题,双光子锌离子探针被陆续开发,但其检测性能尚不够理想, 亟待开发性能更优良的双光子锌离子探针¨卜H J. 本文以双氰基二苯代乙烯(DCS)作为双光子荧光母体,设计开发了性能优良的双光子荧光锌离子 探针(DZn),该探针以双氰基二苯乙烯¨ 作为双光子荧光团,以4一(吡啶一2一甲基)哌嗪(PMP)作为 锌离子受体.对该探针的光物理性质、对离子的识别作用及细胞成像进行了研究.
1 实验部分 1.1试剂与仪器 Ⅳ,Ⅳ,Ⅳ ,Ⅳ 一四(2一吡啶基)乙二胺(TPEN)、s一亚硝基半胱氨酸(SNOC)、乙二醇一双一(2.氨基乙醚) 四乙酸(EGTA)、3一(Ⅳ一吗啉代)丙磺酸(MOPS)、胎牛血清(FBS)、磷酸盐缓冲液(PBS)、达尔伯克 (氏)改良伊格尔(氏)培养基(DMEM)、人工脑脊髓培养液(ACSF+138.6 mmol/L NaCI+3.5 mmol/L KCI+2 1 mmol/L NaHCO3+0.6 mmol/L NaH2 PO4+9.9 mmol/L D-glucose十1 mmol/L CaC12+3 mmol/L MgC1 )和噻唑蓝(MTF)均为分析纯试剂,使用前均经除水处理. Varian Inova 400 MHz核磁共振仪(美国Varian公司);HP 8453型紫外一可见分光光度仪(美国惠普 公司);RF一5000型荧光分光光度仪(日本岛津公司);Spectra maxl90型分光光度计(美国分子仪器公 司);GC—TOFMS型电子轰击质谱仪(EI源,美国Waters公司);XT-4型双目体视显微熔点测定仪(北
收稿日期:2014—104)8.网络出版日期:2015-03-27. 基金项目:中国博士后科学基金(批准号:20100471224)、广东省自然科学基金(批准号:s2011040000536)、湖南省科技计划项目 (批准号:2011RS4020)、深圳大学省部重点实验室开放基金项目(批准号:201202)、韶关市科技计划项目(批准号:2011CX/KI9)和贵 州省教育厅自然科学重点研究项目(批准号:黔教合KY字[2014]296). 联系人简介:黄池宝,男,博士,教授,主要从事双光子荧光探针研究.E-mail:huangchibao@163.com No.4 黄池宝等:衍生于双氰基二苯代乙烯的用于活体成像的双光子荧光锌离子探针 647 京泰克公司);HP1100LC/ESI—MSD型电喷雾质谱仪(美国安捷伦公司);FT/IR-430型红外光谱仪(波 数扫描范围为350~7800 cm~,KBr压片,日本Jasco公司);Perkin2400(II)型元素分析仪(美国Per— kin公司);Mira 900.F型锁模飞秒钛蓝宝石激光器(美国Coherent公司). 1.2实验过程 中间体及目标化合物DZn的合成路线如Scheme 1所示,其中化合物2—7参考文献[17~19]方法 合成,表征结果见表1.
4 Br P(OC2H5)3 7 2 CUCN HCON(CHs)z 5 厂__\ O N O a ㈣ 占篓 --N CH’NH2 K2CO3,CH3CN,KI reflux,7 d,58%—_63% DZn
Br CCl
厂—、 N N 、 /
Scheme 1 Synthetic procedure of compound DZn Table 1 High resolution mass spectrum[HRMS(E1)]data of compounds 2—7 Compd. Ref.HRMS(calcd.),m/z Compd. Ref.HRMS(calcd.),m/z 2 [17] 263.9207(263.9200) 5 [18] 292.0977(292.0977) 3 [17] 313.8803(313.8801) 6 [19] 245.0374(245.0352) 4 [18] 233.9747(233.9742) 7 [18] 383.0952(383.0952)
将化合物7(383 mg,1 mmo1)和无水K:CO,(414 mg,3 mmo1)置于装有MeCN(25 mL)的50 mL圆 底烧瓶中,在氮气保护下搅拌回流7 d.将所得混合物过滤除去不溶物,减压浓缩除去溶剂,得灰黄色 黏稠状液体.粗品经柱色谱(丙酮一二氯甲烷)分离纯化得黄棕色固体(251 mg,0.600 mmo1),产率 60%,于甲醇中重结晶得针型固体,m.P.245~246℃.。H NMR(CDC1 ,400 MHz),6:8.593(d,.,= 4.0 Hz,1H),7.967(S,1H),7.680(t,l,=7.6 Hz,1H),7.546(S,1H),7.472(d,‘,=8.8 Hz,2H), 7.450(d,J=8.8 Hz,1H),7.210(d,J=16.0 Hz,1H),7.199(d,J=7.2 Hz,1H),7.161(d, .,=16.4 Hz,1H),6.906(d,.,=8.8 Hz,2H),3.741(S,2H),3.328(t,J=4.8,5.2 Hz,4H),2.694 (t,J=4.8,5.2 Hz,4H),2.552(S,3H); C NMR(CDC1 ,100 MHz), :158.217,152.038, 149.548,139.726,139.467,136.659,134,807,134.412。128.909,128.734,126.343,123.519, 122.381,118.441,117.492,116.968,116.892,115.397,114.122,64.690,53.205,48.218, 29.856,20.079;IR(KBr), cm~:3425(OH),2223(C—N),1621(C—C);元素分析(%, c27H25N5计算值):c 77.18(7.30),H 6.08(6.01),N 16.73(16.69);HRMS(EI)(c27H25N5计算值), m/z:419.2113(419.2110).
2结果与讨论 2.1探针DZn在水中的溶解性 研究了探针DZn在水中的溶解性(图s1,见本文支持信息),结果表明,当DZn的浓度由0增至 20 p,mol/L时,溶液的单光子荧光强度逐渐增大,且与浓度成正比;当浓度进一步增大时,单光子荧光 强度增加缓慢,由DZn的浓度与单光子荧光强度构成的数据点背离了原来的直线,均落在原来直线的
a、l、N 高等学校化学学报 下方.由于荧光物质的荧光强度与其浓度呈正比,因此推断DZn的浓度大于20 I ̄mol/L时,DZn未能 完全溶解,否则数据点不会背离原来的直线.由此可见,DZn在水中的溶解度为20 F ̄moL/L. 2.2探针DZn对金属阳离子的识别 2.2.1 锌离子对探针DZn的紫外一可见吸收滴定 由于探针DZn的分子结构设计是建立在光诱导电 子迁移机制(PET)上的,在未络合锌离子前,介于吡啶与芳胺氮原子之间的叔氮原子上的电子在光诱 导下能够跃迁至荧光团的HOMO轨道上,HOMO轨道的电子不能发生受激跃迁,因此荧光团无荧光; 当叔氮原子络合锌离子后,其轨道能级降低,电子不能跃迁,即PET禁阻,此时荧光团HOMO轨道上 的电子能够受激跃迁至LUMO轨道上,当电子回落至基态时发出荧光,由于是长波激发,短波发射, 故只能吸收2个光子,发出1个光子,即双光子诱导荧光,如Scheme 2所示.
Scheme 2 Two-photon PET mechanism of DZn 在1 ixmoL/L DZn(30 mmoL/L MOPS+100 mmo ̄L KCI+10 mmo ̄L EGTA,pH=7.2)的水溶液中, 采用微量进样器加入Zn (0~60 ̄zmol/L)溶液,随锌离子浓度的增大测定其uV.Vis光谱(图S2,见本 文支持信息)的变化,加入量小于待测体积的2%.实验结果表明,探针DZn的uV—Vis光谱几乎不随 Zn“浓度的增大而发生明显变化,出现2个吸收带,一个是位于325~510 nm处的强吸收带(中心位于 403 nnl附近),另一个是位于300~325 nm处的弱吸收带(中心位于313 nm附近).强吸收带是探针 DZn固有的紫外吸收带,与znn络合后,自身的大 电子几乎不向zn 转移,仍能发生7r一7r 吸收跃 迁,因而吸收强度几乎不变.弱吸收带是探针DZn中苯环的紫外吸收带,与zn 络合后,由于大7r电 子并不向zn 转移,大7r共轭平面保持不变,单一苯环也保持原来的状态,因此其吸收强度不变. 2.2.2探针DZn对金属阳离子的选择性 分别用单光子荧光滴定和双光子荧光滴定法考察了探针 DZn对金属阳离子的选择性.配制含探针DZn(1.Ox10 mol/L)的30 mmol/L MOPS(100 mmo ̄L KCI+ 10 mmol/L EGTA,pH=7.2)缓冲溶液,取17份各3 mL的缓冲溶液,用微量进样器分别加入zn , K ,Ca2_,Mg2+,Ba2+,Fe2+,Fen,Pb2+,co2+, 2+,crn,Cd ,Mn2+,Cu2+