性质基于化学反应螺吡喃性质调控与传感运用

摘要：螺吡喃是一类重要的光致变色物质，光照可以引起这类物质可逆的开-闭环结构转化与溶液颜色变化。螺吡喃的这种性质有着非常广泛的运用，但利用化学物质调控螺吡喃开环的策略局限于超分子作用，客体分子与螺吡喃之间作用力弱，影响调控效果；其次，调控螺吡喃开环-闭环历程的方式仅局限于光照和热，几乎无人探讨促使螺吡喃开环-闭环的其它方式；另一方面，在螺吡喃的光学性质得以广泛运用的同时，有关螺吡喃电化学探讨的工作却鲜有报道。共价作用具有作用力强，靶向性高的优势，由此针对上面陈述的不足，本论文构建了三个基于化学反应（共价作用力）调控螺吡喃光学和电化学性质的新系统，主要工作如下：（1）基于F-与硅醚特有的亲核取代反应调控螺吡喃的光学性质。设计合成了一个螺吡喃SPS，在CH3CN:Tris-HCl=4:6的系统中，它在紫外区有显著的吸收峰，可见区无吸收，溶液为无色，说明探针以闭环体的形式有着。有着F-时，F-与探针中的硅氧键发生特异的切割反应，进而电子重排导致螺吡喃异构开环，此时溶液为橘红色，并且在可见区495nm处出现显著的开环体的特点吸收峰。基于此构建了一个新的F-识别与传感平台，并且进展了一种调控螺吡喃光学性质的新机理。（2）基于巯基诱导的芳香亲核反应调控螺吡喃的光学性质。设计了6-位不同取代基R的螺吡喃开环体-部花菁衍生物MC-DNS-R，通过2,4-二硝基苯璜酸酯稳定部花菁结构，同时，磺酸酯作为与硫醇反应的活性位点。通过实验优化，选用MC-DNS-Br为探针分子。有着Cys时，由于发生巯基诱导的芳香亲核取代反应，氧负离子被释放出来，此时溶液呈现紫红色，但是此开环体并不稳定，当反应达到稳定状态时，在360nm处出现闭环体的特点吸收峰，说明通过该化学反应实现了对螺吡喃以开环到闭环的调控。基于此不仅可以实现对Cys的选择性识别，而且首次构建了新的调控机理。（3）基于β-半乳糖苷酶诱导的水解反应调控螺吡喃的电化学性质。设计了一个6位含有β-半乳糖基的螺吡喃探针SP-β-gal。紫外光照射或用酸处理此探针，使其闭环体的C-O键发生断裂，但无电信号产生。当有着β-半乳糖苷酶时，由于发生β-半乳糖苷酶诱导的水解反应，导致糖苷键被水解，形成两个酚氧负离子或酚羟基，此结构产生强的电化学信号。基于此不仅拓展了螺吡喃类物质在生物大分子识别和传感方面的运用，还构建了一种调控螺吡喃电化学性质的平台。关键词：螺吡喃论文调控论文化学反应论文光学性质论文电化学性质论文

摘要5-6

Abstract6-8

目录8-10

第1章 绪论10-29

1.1 螺吡喃类化合物的结构与性质10-13

1.2 螺吡喃探针的运用13-21

1.2.1 螺吡喃探针在金属离子传感中的运用13-17

1.2.2 螺吡喃探针在阴离子传感中的运用17-19

1.2.3 螺吡喃探针在中性分子传感中的运用19-21

1.3 调控螺吡喃光学性质的方式21-27

1.3.1 光调控21-23

1.3.2 pH 调控23-25

1.3.3 化学物质调控25-27

1.4 本论文选题依据及探讨思路27-29

第2章 基于 F-诱导的硅氧键切割反应的螺吡喃光学性质的调控及运用29-38

2.1 引言29-30

2.2 实验部分30-31

2.2.1 主要试剂30

2.2.2 主要仪器30

2.2.3 螺吡喃 SPS 的制备合成30-31

2.2.4 光谱测量31

2.3 结果与讨论31-37

2.3.1 设计机理31-32

2.3.2 不同溶剂中光照对 SPS 开环的影响32-33

2.3.3 缓冲系统的优化33-34

2.3.4 pH 的影响34-36

2.3.5 响应曲线36

2.3.6 选择性36-37

2.4 小结37-38

第3章 基于巯基诱导的芳香亲核取代反应的螺吡喃光学性质的调控及运用38-49

3.1 引言38-39

3.2 实验部分39-41

3.2.1 主要试剂39

3.2.2 主要仪器39

3.2.3 部花菁衍生物的制备合成39-41

3.3 结果与讨论41-48

3.3.1 机理设计41

3.3.2 R 基的影响41-42

3.3.3 pH 的影响42-44

3.3.4 选择性44-45

3.3.5 响应曲线45-46

3.3.6 机理探讨46-48

3.4 小结48-49

第4章 基于酶诱导的水解反应的螺吡喃电化学性质的调控及运用49-57

4.1 引言49

4.2 实验部分49-51

4.2.1 主要试剂49-50

4.2.2 主要仪器50

4.2.3 螺吡喃 SP-β-gal 的制备合成50-51

4.2.4 电化学测量51

4.3 结果与讨论51-56

4.3.1 设计机理51-52

4.3.2 不同溶剂中光照对 SP-β-gal 开环的影响52-53

4.3.3 酸性环境对本调控系统的影响53-54

4.3.4 β-galactosidase 对本调控系统的影响54-55

4.3.5 探针用量的影响55

4.3.6 响应时间对本调控系统的影响55-56

4.4 小结56-57

探针结构表征图谱57-62

总结与展望62-64