（分析化学专业论文）光谱法研究硼酸化合物识别和测定单糖.pdf

产 摘要 糖与生物体密切相关，在糖的结构中，碳全部以单键相连，碳骨架主要连 有羟基和羰基，故无紫外可见吸收和荧光发射，无法直接利用光谱法对其进行 研究。硼酸基团与二羟基化合物能可逆反应生成稳定的酯。二羟基化合物或糖 与具有生色或荧光团的硼酸化合物结合后，能使其吸光或荧光强度以及波长位 置发生不同程度的改变，故硼酸化合物可用于光谱法识别和传感单糖。本文主 要分四个章节进行阐述。 第一章，以具有紫外可见吸收和荧光特性的硼酸类受体分子为主线，按照 生色和发光基团的结构分类，主要评述自2 0 0 2 年以来对单糖具有识别能力的硼 酸类荧光受体的研究进展。 第二章，合成了4 个邻苯二酚偶氮苯衍生物，产物经熔点测定和1 hn m r 谱鉴定。利用紫外可见光谱法考察了苯硼酸( p b a ) 与四种化合物的相互作用。 在p h7 4k h 2 p 0 4 - n a o h 缓冲溶液中，p b a 能与上述4 个邻苯二酚偶氮苯化合 物形成较稳定的配合物，使其光谱发生显著变化，最大吸收波长明显移动，并 计算出了邻苯二酚偶氮苯衍生物与p b a 的结合常数。将四种邻苯二酚偶氮苯衍 生物用作指示剂( i ) ，与p b a 组成二组分体系，利用指示剂取代法( i d a ) 的 原理，识别传感单糖。利用紫外可见光谱法考察了i - p b a 体系与单糖的相互作 用。在p h7 4k h 2 p 0 4 - n a o h 缓冲溶液中，单糖的加入能使其光谱性质部分恢复， i - p b a 对山梨醇和d 果糖选择性较好，并计算出了p b a 与山梨醇和d 果糖的结 合常数。 第三章，利用紫外可见光谱法和荧光光谱法考察了茜素红( a r s ) 与硼酸 ( b a ) 的相互作用。在p h7 4k h 2 p 0 4 - n a o h 缓冲溶液中，b a 的加入能使a r s 的5 1 5a m 处的吸收峰显著红移，溶液由红色变为黄色。在3 8 1 和4 7 4n m 处各 有一较为清晰的等吸收点，表明a r s 能与b a 发生较强的结合，形成稳定的配 合物，并计算出了二者的结合常数；另外，b a 能显著增强a r s 的荧光。基于 i d a 的原理，利用a r s b a 体系识别传感单糖。紫外可见光谱法和荧光光谱法 的研究表明，单糖的加入能使其光谱性质部分恢复至a r s 的性质；计算出了单 糖与b a 的结合常数，其中，山梨醇和d 果糖与b a 的结合明显强于考察的另 外五种单糖，通过对单糖的结构分析，发现可能是由于这两种糖中含有相对自 摘要 由的邻二羟基。 第四章，设计合成了3 个腙类硼酸化合物，2 、3 和4 硼酸基苯甲醛4 二甲氨基苯甲酰腙( 2 、3 和4 b b d b h ) 。产物经熔点测定和1 hn m r 谱鉴定。 利用紫外可见光谱法和荧光光谱法考察了腙类硼酸化合物与单糖的相互作用。 研究表明，在p h7 4k h 2 p 0 4 0 n a o h 缓冲溶液( 含1 0 v v 乙醇) 中，考察的大 部分单糖能减弱2 - b b d b h 的吸光度，能增强3 和4 - b b d b h 的吸光度，并计 算出了各种单糖与基态主体化合物的结合常数；单糖的加入能不同程度地增强 主体的荧光发射，主体荧光强度与糖浓度呈现良好的线性。三种主体对l 邛可拉 伯糖有很好的荧光响应和较好的选择性，9 0 9m m o l l 。1 的l - a r a 的加入能使上述 3 种化合物的荧光强度分别增强至5 2 、1 2 4 和1 3 4 倍，且仍未达饱和。值得提 出的是，三种主体化合物均能较好地分辨l 邛可拉伯糖和d 阿拉伯糖，这将可能 有助于进一步研究单糖的荧光手性传感。 关键词：单糖；硼酸化合物；邻苯二酚偶氮苯衍生物；茜素红s ；腙类硼酸化合 物；紫外可见光谱法；荧光光谱法 i l a b s t r a c t a b s t r a c t s a c c h a r i d e sc l o s e l yr e l a t et oo r g a n i s m s t h ec a r b o n si ns a c c h a r i d e sb i n dw i t h e a c ho t h e rb ys i n g l eb o n d , a n dt h ec a r b o nb a c k b o n e sa r em a i n l yb o u n db yh y d r o x y l a n dc a r b o n y lg r o u p s a sar e s u l t ，t h es a c c h a r i d e sa r el a c ko fu v - v i sa n df l u o r e s c e n t p r o p e r t i e s ，a n dc a l l t b es t u d i e db ys p e c t r o m e t r yd i r e c t l y b o r o n i cg r o u pc a nr e a c t w i t hd i o l st of o r ms t a b l ee s t e r s v a r i o u sb o r o n i ca c i dd e r i v a t i v e s c o n t a i n i n g c h r o m o p h o r e sa n df l u o r o p h o r e ss h o wa b s o r b a n c e a n df l u o r e s c e n t i n t e n s i t y a n d w a v e l e n g t hc h a n g e su p o nb i n d i n g 、析l d i o l so rs a c c h a r i d e st od i f f e r e n td e g r e e s a c c o r d i n g l y , b o r o n i ca c i dd e r i v a t i v e sa r ea v a i l a b l ef o rs e n s i n gm o n o s a c c h a r i d e sb y s p e c t r o m e t r y t h i sp a p e rw a sd i v i d e di n t of o u rc h a p t e r st op r e s e n t i nc h a p t e r1 ，t h eb o r o n i ca c i dd e r i v a t i v e sp o s s e s s i n gu v 二sa b s o r p t i o na n d f l u o r e s c e n c e p r o p e r t i e s w e r e c a t e g o r i z e db y s t r u c t u r e so fc h r o m o p h o r e sa n d f l u o r o p h o r e s t h el a t e s td e v e l o p m e n to fc o l o r m e t r i ca n df l u o r e s c e n tr e c e p t o r s c o n t a i n i n gb o r o n i ca c i dg r o u pu s e di nt h er e s e a r c ho fm o n o s a c c h a r i d er e c o g n i t i o n s i n c e2 0 0 2w a ss u m m a r i z e d i n c h a p t e r2 ，f o u rc a t e c h o la z o b e n z e n ed e r i v a t i v e s w e r es y n t h e s i z e da n d c h a r a c t e r i z e db ym e l t i n gp o i n td e t e r m i n a t i o na n d 1h n m r 耶1 er e a c t i o n sb e t w e e nt h e f o u rd e r i v a t i v e sa n dp b aw e r ei n v e s t i g a t e db yu v 二ss p e c t r a s t a b l ec o m p l e x e s w e r ef o r m e db e t w e e nc a t e c h o la z o b e n z e n ed e r i v a t i v e sa n dp b ai np h7 4 k h 2 p 0 4 - n a o hb u f f e rs o l u t i o n , w h i c hc a u s e ds i g n i f i c a n tc h a n g e so fd e r i v a t i v e s s p e c t r a , w i ma p p a r e n tm o v e m e n t so fm a x i m u ma b s o r p t i o nw a v e l e n g t h s t h eb i n d i n g e o n t a n t sb e t w e e na z o b e n z e n ed e r i v a t i v e sa n dp b aw e r ec a l c u l a t e d t h ec a t e c h o l a z o b e n z e n ed e r i v a t i v e sw e r eu s e da si n d i c a t o r s ( i ) ，a l o n g 谢t 1 1p h e n y l b o r o n i ca c i d ( p b a ) ，a l l i - p b as y s t e mw a sb u i l t u p t os e n s em o n o s a c c h a r i d e sb y i n d i c a t o r - d e p l a c e m e n ta s s a y ( i d a ) 1 1 1 e r e a c t i o n sb e t w e e ni - p b aa n dm o n o - s a c c h a r i d e sw e r es t u d i e db yu v 二v i ss p e c t r a t h es p e c t r a lp r o p e r t i e sr e c o v e r e dp a r t l y t od e r i v a t i v e s u p o na d d i t i o n so fm o n o s a c c h a r i d e si np h7 4k h 2 p 0 4 - n a o hb u f f e r s o l u t i o n i - p b ah i g h l ys e l e c t e ds o r b i t o la n dd f r u c t o s e t h eb i n d i n ge o n t a n t s b e t w e e ns o r b i t o la n dd f r u c t o s ea n dp b aw e r ec a l c u l a t e d i nc h a p t e r3 ，t h er e a c t i o nb e t w e e na l i z a r i nr e ds ( a r s ) a n db o r i ca c i d ( b a ) w a ss t u d i e db yu 弘研sa n df l u o r e s c e n ts p e c t r a 。t h ea b s o r p t i o np e a ko fa r sa t5 15 i i i a b s t r a c t n n lb l u es h i f t e du p o na d d i t i o no fb ai np h7 4k h 2 p 0 4 - n a o hb u f f e rs o l u t i o n 1 1 1 e s o l u t i o nc h a n g e di t sc o l o rf r o mr e dt oy e l l o w t w oc l e a ri s o s b e s t i cp o i n t sw e r e o b s e r v e da t3 8 1a n d4 7 4n n l r e s p e c t i v e l y , w h i c hr e v e a l e dt h a ta r sb o u n d 、) l ，i t l lb at o f o r mat i g h tc o m p l e x n l eb i n d i n gc o n s t a n tb e t w e e nt h e mw e r ec a l c u l a t e d o nt h e o t h e rh a n d b ai n c r e a s e dt h ef l u o r e s c e n ti n t e n s i t yo fa r sd r a m a t i c a l l y a r s b a s y s t e mw a ss e tu pt os e n s em o n o s a c c h a r i d e sb ym e a n so fi d a 1 1 1 ei n v e s t i g a t i o nb y u v 二sa n df l u o r e s c e n ts p e c t r as h o w e dt h a tp a r t i c a lr e c o v e r i e so fs p e c t r a lp r o p e r t i e s o c c u r r e du p o na d d i t i o no fm o n o s a c c h a r i d e s t h eb i n d i n gc o n s t a n tb e t w e e nv a r i o u s m o n o s a c c h a r i d e sa n db aw e r ec a l c u l a t e d i nw h i c h , s o r b i t 0 1a n dd f r u c t o s eh a d m u c hl a r g e ra s s o c i a t i o nc o n s t a n t sw i t l lb at h a nt h eo t h e rf i v em o n o s a c c h a r i d e s o b s e r v e d b ys t r u c t u r ea n a l y s i so ft h e m , t h er e a s o nw a si n v e s t i g a t e dt h a tt h ef o r m e r t w om o n o s a c c h a r i d e sc o n t a i n e dr e l a t i v ef r e ea d j a c e n td i h y d r o x y i nc h a p t e r4 ，t h r e eh y d r a z o n eb o r o n i ca c i dd e r i v a t i v e s ，2 ，3 a n d4 - b o r o n o b e n z a l d e h y d e - 4 - ( d i m e t h y l a m i n o ) b e n z o y lh y d r a z o n e ( 2 ，3 - a n d4 - b b d b h ) w e r e d e s i g n e da n ds y n t h e s i z e d n ep r o p o s e ds t r u c t u r e sw e r ec h a r a c t e r i z e db ym e l t i n g p o i n td e t e r m i n a t i o na n d1 hn m rs p e c t r a t 1 1 er e a c t i o n sb e t w e e n2 3 a n d 4 b b d b ha n dm o n o s a c c h a r i d e sw e r es t u d i e db vu v 二v i sa n df l u o r e s c e n ts p e c t r a m o s tm o n o s a c c h a r i d e si n v e s t i g a t e dc o u l dd e c r e a s et h ea b s o r p t i o no f2 b b d b h a n di n c r e a s et h ea b s o r p t i o n so f3 a n d4 b b d b hi np h7 4k h 2 p 0 4 - n a o hb u f f e r s o l u t i o n ( c o n t a i n i n g10 v ve t h a n 0 1 ) 1 1 1 ea s s o c i a t i o nc o n s t a n t so fg r o u n d s t a t e r e c 印t o r sw i t hv a r i o u sm o n o s a c c h a r i d e sw e r ec a l c u l a t e d t h ef l u o r e s c e n ti n t e n s i t i e s o ft h r e ec o m p o u n d si n c r e a s e dt ov a r y i n gd e g r e e su p o nb i n d i n gw i t hm o n o s a c c h a r i d e s 1 1 1 ef l u o r e s c e n ti n t e n s i t i e sv s s u g a rc o n c e m t r a t i o n sp l o t ss h o w e dl i n e a rn i c e l y a i l t h er e c e p t o r sr e p r e s e n t e dg o o df l u o r e s c e n tr e s p o n s e sa n ds e l e c t i v i t yt ol a r a b i n o s e t h ef l u o r e s c e n ti n t e n s i t i e so f2 3 a n d4 b b d b hi n c r e a s e dt o5 2 ，1 2 ga n d1 3 4 f o l d su p o na d d i t i o no f9 0 9m m o l l l a r a b u td i d n tr e a c hs a t u r a t i o n sy e t i ti s w o r t hn o t i c et h a ta l lt h er e c e p t o r sc a nd i s c r i m i n a t el a r a b i n o s ef r o md a r a b i n o s e m o d e r a t e l y , w h i c hm i g h tc o n t r i b u t et of u r t h e rs t u d i e so ff l u o r e s c e n tc h i r a ls e n s i n g m o n o s a c c h a r i d e s k e yw o r d s ：m o n o s a c c a r i d e ；b o r o n i ca c i d ；c a t e c h o la z o b e n z e n ed e r i v a t i v e s ，a l i z a r i n r e ds ；h y d r a z o n eb o r o n i ca c i dd e r i v a t i v e s ；u v - v i s s p e c t r o m e t r y ； f l u o r e s c e n ts p e c t r o m e t r y i v 目录 目录 第l 章引言l 1 1 概述1 1 2 基于硼酸化合物光谱法识别单糖1 1 2 1 萘基硼酸衍生物2 1 2 2 杂环硼酸化合物5 1 2 3 含葸环的硼酸化合物9 1 2 4 含芘环的硼酸化合物1 1 1 2 5 紫精硼酸化合物1 4 1 2 6 其它类型的硼酸化合物1 8 1 3 论文设想：2 2 第2 章邻苯二酚偶氮苯衍生物苯硼酸体系对单糖的识别2 3 2 1 引言2 3 2 2 实验部分2 4 2 2 1 仪器与试剂2 4 2 2 2 化合物1 , - 4 的制备与表征2 4 2 2 3 光谱实验方法2 5 2 3 结果与讨论一2 6 2 3 1p b a 对化合物1 4 的吸收光谱的影响2 6 2 3 2 单糖对i - p b a 体系吸收光谱的影响2 8 2 4 结论3 0 第3 章茜素红s 硼酸体系对单糖的识别3 1 3 1 引言31 3 2 实验部分3 2 3 2 1 仪器与试剂3 2 3 2 2 实验方法3 2 3 3 结果与讨论3 3 v 目录 3 3 1b a 对a r s 光谱的影响。3 3 3 3 2 单糖对a r s b a 体系光谱的影响3 5 3 4 结论3 7 第4 章腙类硼酸化合物用于单糖的识别3 8 4 1 引言3 8 4 2 实验部分3 8 4 2 1 仪器与试剂3 8 4 2 2 腙类硼酸化合物的合成及表征3 9 4 2 3 光谱测定实验方法4 1 4 3 结果与讨论4 1 4 3 1 单糖对化合物l 3 吸收光谱的影响4 1 4 3 2 单糖对化合物1 3 荧光光谱的影响4 3 4 3 结论4 5 全文总结与展望4 6 致谢4 8 参考文献4 9 附勇匙5 8 攻读学位期间的研究成果6l v l 笪呈望塑 - _ - _ _ _ _ _ 一一 符号说明 ，2 5 ，o n ( ：，一( h o ) z b 、h nn= = ，、 、。一7 3 、 、j 中文名称：2 ，硼酸基苯甲醛- 4 二甲氨基苯甲酰腙 英文名称：2 - b o r o n o b e n z a l d e h y d e - 4 - ( d i m e t h y l a m i n o ) b e n z o y lh y d r a , z o n e 缩 写：2 - b b d b h 、。c = = 、。0 -，7 ， n 飞一。 、_ 7 h n n b ( o h ) 2 中文名称：3 ，一硼酸基苯甲醛- 4 二甲氨基苯甲酰腙 英文名称：3 - b o r o n o b e n z a l d e h y d e - 4 一( d i m e t h y l a m i n o ) b e n z o y lh y d r a z o n e 缩写：3 - b b d b h 、疋= = o 、， n 弋 ，卜 ? 。h n n j f j l 彳?，孑一b ( o h ) 2 二 ! 中文名称：4 硼酸基苯甲醛- 4 一二甲氨基苯甲酰腙 英文名称：4 - b o r o n o b e n z a l d e h y d e - 4 - ( d i m e t h y l a m i n o ) b e n z o y lh y d r a z o n e 缩写：4 一b b d b h v i l 第1 章引言 第1 章引言 1 1 概述 糖类广泛分布于生物体内，按照组成糖类成分的糖基个数可将糖类分为单 糖、低聚糖和多糖三类。单糖是糖的最小单位，可以被直接吸收与利用；葡萄 糖是单糖的典型代表，其它单糖还有果糖、半乳糖等。最新研究发现过量摄入 纯果糖和蔗糖等易引起氧化应激，并导致许多疾病。因此研究单糖在动物体内 的代谢过程十分必要。但光谱法研究单糖的问题在于，其结构中的碳全部以单 键相连，碳骨架主要连有羟基和羰基，故糖本身并无紫外可见吸收和荧光发射， 无法直接利用光谱法对其进行研究。 由于硼酸基团与二羟基化合物能可逆反应生成稳定的酯【l 】，故常将其作为识 别基团应用于研发色谱固定相材料【2 5 1 、糖转运器( c a r b o h y d r a t et r a n s p o r t e r s ) 7 “1 1 j 以及荧光和比色传感器 1 2 2 3 j 。糖类等二羟基化合物与硼酸化合物结合后，能使 其吸光和荧光强度以及波长位置发生不同程度的改变1 1 2 2 引。 1 2 基于硼酸化合物光谱法识别单糖 紫外可见分光光度法具有仪器设备简单和分析测定方法简便等优点，应用 非常广泛；荧光法以其高灵敏度、高选择性及易实现在线分析等诸多优势而得 以广泛应用，对生物体代谢过程的监测有其独到之处。1 9 9 2 年，c z a m i k 等i 。2 4 瑚1 报道了第一个用于糖识别的硼酸基化合物，此类化合物与糖结合后，其荧光强 度发生显著的变化。随后s h i n k a i 等【2 啦7 】报道了以葸基为荧光团的硼酸类的有机 发光体用于糖识别，受体分子与糖反应生成酯后影响其光致电子转移 ( p h o t o n i n d u c e de l e c t r o nt r a n s f e r , p e t ) 过程，使其荧光光谱发生明显变化。此 后，许多研究人员开始致力于含硼酸基荧光和比色传感器的研究，取得了许多 重要的研究成果，近期也有相关的综述发表1 2 8 2 9 。在此，我们以具有紫外可见 吸收和荧光特性且含硼酸基团的受体分子为主线，按照生色或发光团的结构分 类，重点评述自2 0 0 2 年以来对单糖具有识别能力的硼酸类荧光或生色受体的研 究进展，以期对识别糖类受体的设计合成和糖的分析研究有所裨益。 第1 章引言 1 2 1 萘基硼酸衍生物 1 2 1 1 对二甲氨基萘硼酸( d m a n b a ) 衍生物 对二甲氨基萘硼酸( 1 ) 是典型的分子内电荷转移发光体，发射双重荧光， 以荧光比值作为检测指标可建立荧光比值法传感体系【3 0 1 。w a n gbh 等【3 1 ，3 2 】将其 应用于糖的识别研究中，在p h7 4 磷酸缓冲溶液中l 的k x = 3 0 0l i r a ，k = 4 4 5 n r n ，5 0m m 的果糖或山梨醇的加入可使l 的荧光强度增大4 0 倍，而加入1 0m 的葡萄糖仅增大1 7 倍。1 与不同单糖的结合能力依：山梨醇 果糖 塔格糖 半乳 糖 葡萄糖之序。 n ( c h 3 ) 2 n ( c h ：i ) 2 图1 1 由化合物l 一设计衍生物1 ，- - 4 ，i 蚓 该小组还研究了硼酸基与二甲氨基处在萘环上不同取代位置时，受体对糖 分子识别选择性和灵敏度的影响【3 3 】。在p h7 4 的磷酸缓冲溶液中，当激发波长 为3 0 0a m 时5 - d m a n b a ( 2 ) 在4 3 3 和5 1 3h i l l 处出现两个发射峰。糖的加入 使5 1 3h i l l 处的荧光强度降低而4 3 3a m 处的荧光强度增强，是理想的荧光比值 法传感体系。例如，5 0m m 果糖的加入使4 3 3n n l 处荧光强度增至3 6 倍，5 1 31 1 1 1 1 处荧光强度减弱6 1 ，并在4 9 5a m 处有一等发射点。6 - d m a n b a ( 3 ) 在p h7 4 磷酸缓冲溶液中，最大激发波长3 1 0 姗，最大发射波长4 3 2a m ，荧光量子产率 为8 9 ( 以8 - q b a 作参比化合物) ，出现三个等吸收点，分别在2 5 0 、2 7 1 和2 8 8 h i l l 处。 w a n gbh 等【3 4 1 还分别将4 、5 、6 - d m a n b a 和3 - q b a ( 4 ) 的共轭体系延 2 第1 章引言 长( 如图1 1 所示，在发光团和硼酸基之间插入苯乙炔基) ，考察其衍生前后荧 光特性的改变。其中，4 ，5 ，6 - d m a n b a 的荧光特性在前面已有叙述，3 - q b a 不能用作糖的荧光传感器。延长共轭体系对于硼酸基荧光传感器的荧光特性的 影响如下：( 1 ) 荧光量子产率降低，( 2 ) 激发波长和发射波长分别红移2 0 , - - 4 0a m 和9 1 6n m ，( 3 ) 与糖结合后荧光传感模式发生改变，( 4 ) p h 与荧光强度的关 系发生改变，故加入糖后的受体的发光机理发生改变。很明显，炔基对已知荧 光硼酸化合物进行共轭体系的延长，不是简单地引起激发和发射波长的增加。 1 2 1 2n 取代的氨基萘硼酸( a n b a ) 衍生物 w a n gb h 等【3 5 】研究了另外一系列的萘基硼酸衍生物荧光传感器，它们的结 构与5 - d m a n b a 类似，对萘胺基上的取代基做了改变：( a ) 用含其它官能团( 如 酯基，有助于增强共轭效应) 的烃基对萘胺进行烃化( 5 - c m a n b a ，5 ) ，( b ) 除去萘胺的氮原子上的一个( 5 - m m a n b a ，6 ) 或两个( 5 - a n b a ，7 ) 甲基，( c ) 用酰胺基代替萘胺氮原子( 5 - a m a n b a ，8 ) 。5 - c m a n b a ( 5 ) 与母体化合物 5 - d m a n b a 非常相似，与糖结合也显示荧光比率值的改变；但在p h7 4 的磷酸 缓冲溶液中，最大发射波长更短( 4 9 0r i m ) 而最大吸收波长更长( 3 2 0a m ) 。糖 的加入使其在4 9 01 1 1 1 1 处的荧光强度显著减弱，而4 4 0n l t l 处荧光强度的增强更 多，并出现等发射点。5 - m m a n b a ( 6 ) 在5 1 5n m 处有最大发射峰，4 3 8h i s 处 有一较小肩峰；加入糖之后5 1 5a m 处的荧光强度保持不变而4 3 8n n l 处强度显 著增大。5 - a n b a ( 7 ) 与6 性质大致相同，只是最大发射峰和肩峰的位置分别 为5 1 3n l n 和4 3 7n m 。化合物6 和7 尽管显示出荧光比值变化的特性但均不适于 比值传感。然而由于二者在与糖结合时荧光强度发生明显变化，故可用作荧光 开关。5 - a m a n b a ( 8 ) 与前面的三个化合物的荧光特性都不同，它的发射波长 更短，荧光强度更弱。 h o ，b 、o h 5 c m a n b a ( 研 h 粤 m ii ：i h 2 h o b o h h 。o h ，b 、 h oo h 6 - a m a n b a ( 8 ) b a k e rga 等【3 6 】报道了具有分子内电荷转移( i n t r a m o l e c u l a rc h a r g et r a n s f e r ， i c t ) 光谱性质的糖传感器的合成方法，合成了系列胺基取代的溴代萘衍生物 3 第1 章引言 卧o 研0 卧r 0卧研卧n r 。h 啪u 1 1 a r = b n 1 1 b r = m e 1 1 c r = h 1 2 a x = o m e 1 2 b x = c o o m e 1 2 c 。x = f 删剁? 邺邺沿邺h 3 ) c 劫 r 3 1 3 a ，r 1 = h r 2 = h 。 r 3 = h 1 3 b 。r 1 = h 。r 2 = h r 3 = n 0 2 1 3 c r t = h ，r 2 = h r 3 = n h 2 1 3 d r l = h 。r 2 = h 。r 3 = n h c o c h a 1 3 e ，r t = h 。r 2 = o c h 3 r 3 = h 1 3 f r i = s o a k , r 2 = n h 2 ， r 3 = s 0 3 k w a n gbh 等 3 7 j 合成萘二酰亚胺衍生物1 1 a 唧，糖的加入均改变三个化合物 发光行为。其中1 1 e 性能最佳，水溶性很好，在p h7 4 的磷酸缓冲溶液中，与 糖结合后其最大发射波长为5 7 01 1 1 1 1 。 w a n gbh 等 3 s 】将h e 衍生合成了1 2 a 一位，这四种受体具有相似的性质：有 较好的水溶性和较长的发射波长，糖的加入可使其荧光强度显著增强，发射波 长轻微的蓝移。这四种化合物的发光机制均涉及到激发态内电荷转移机理，硼 酸基离子化后可使受体中的荧光团稳定；糖与硼酸结合后b n 之间的距离加大， 故受体荧光强度增强。 h e a 舒ymd 等 3 9 】也合成出了系列以1 ，8 萘二甲酰亚胺为母体的单硼酸基的 4 第1 章引言 糖传感器1 3 a f 。其中，1 3 a 是典型的p e t 单硼酸基传感器，对果糖有很好的选 择性；1 3 b 显示双发射波长的荧光特性，通过p h 的微妙改变，它对葡萄糖的选 择性显著提高( 相对于果糖和半乳糖) ；1 3 c 对半乳糖有独特的选择性；1 3 d 1 3 f 尽管具有独特的荧光特性，如较高的荧光量子产率( 昕= 0 4 0 7 ) 和优良的水溶 性，但单糖的加入不能引起它们的荧光强度的明显变化。 m o h rgj 掣4 0 】也合成了含硼酸基团的萘二酰亚胺衍生物1 4 ，d 果糖的加入 使它在5 3 0n m 处的荧光强度显著增强，而在4 1 0n n l 最大吸收波长处的吸光强 度值无明显变化。当d 果糖的浓度增大至1 0 0 0m m 时，1 4 的荧光强度是未加 糖时的2 3 倍，果糖浓度在1 0 2 0 0m m 时灵敏度最高，检测下限为o 1m m ( p h 7 1 5 缓冲溶液) 。 1 2 2 杂环硼酸化合物 1 2 2 1 含氮杂环硼酸化合物 w a n gbh 等1 4 1 】发现在p h7 4 8 的磷酸缓冲液中喹啉硼酸( 8 q b a ，1 5 ) 与 糖结合后荧光强度增大4 0 倍。它对各种糖的选择性是：果糖 塔格糖 半乳糖 阿拉伯糖。炭光强度改变的机理暂时不明了，但1 1 b - n m r 谱表明，在p h7 4 时， 8 - q b a 及其与糖形成的酯中的硼原子都是四面体型的，这说明荧光强度改变并 不是因为硼原子杂化状态改变所致。 与8 - q b a 相似，在p h7 4 的0 1 0m 磷酸缓冲溶液中，5 - q b a ( 1 6 ) 1 4 2 j 本 身在p h 5 时基本上不发荧光，但加入d 果糖之后其荧光强度明显增强。它对 各种糖的选择性如下，d 果糖 l 邛可拉伯糖 d 半乳糖 d 甘露糖。相比于8 - q b a ， 5 q b a 与单糖的结合能力更强。 h o b o h 8 - q b a ( 1 5 )i ；- q b a ( 1 6 ) p b a q a ( 1 刀 b ( o h ) 2 在上述研究的基础上w a n gbh 等f 4 3 】合成了2 对硼酸苯基一4 一羧基喹啉 ( p b a q a ，1 7 ) ，其水溶性好，果糖的加入可使其荧光强度增大2 5 倍，且发射 波长移动2 4n m 。p h7 4 时，1 7 中的羧基主要是中性而非离子状态，离子状态 的羧基对其荧光特性的影响是最小的。若将羧基换成氨基，荧光特性仍保持不 变。 5 第1 章引言 r 2c h 3 r = o - b ( o h ) 2 o c h ， m - b ( o h ) 2 n h 2 p - b ( o h ) 2 r 岔慨善r 蕊u r i i , , o h r 明瞅洲k 亡r 励n 即h k | 2 - m i b a ( 2 0 ) h 4 4 b a ( 2 1 ) 们铆2 b 聊 5 4 b a ( 2 2 a ) 。 r h 5 j a i b a ( z 2 b ) ，r ：c h s 垆鹏 w a n gbh 等【4 刀利用a r s ( 茜素红) 三组分体系研究了五种吲哚硼酸衍生物 ( 2 0 2 3 ) 的荧光特性，并指出了它们用作硼酸凝集素的可能性。这五种化合物， 6 一 第1 章引言 除2 - m i b a 外，其余四种与糖结合后其荧光性质均发生显著变化，且对单糖的选 择性相似，即山梨醇果糖 甘露糖 葡萄糖。其中4 i b a 和6 - i b a 性质相似，与 糖结合后仅表现为荧光强度的减弱，发射峰位置未发生移动；5 - i b a 和5 - m i a b 与糖结合后，不仅荧光强度减弱，而且发射峰位置发生蓝移。此外，荧光强度 的变化还与溶液的p h 变化有很大关系。 l a k o w i c zjr 等利用钌配合物与苯硼酸衍生物组成二组分体系2 4 a b 用 于识别葡萄糖。钌配合物与硼酸化合物结合后，荧光大大增强，加入的葡萄糖 会与钌配合物竞争结合硼酸化合物，使荧光强度减弱。其结合模式如图1 3 所示 2 4 a ：r = c h 3 2 4 b ：r = o c h 3 两。 n 、夕。，o 扩乌+ h 图1 3 钌配合物苯硼酸体系竞争法测定葡萄糖的示意创4 卅 1 2 2 2 含硫杂环硼酸化合物 w a n gbh 等【4 9 】还合成了一系列结构与i b a 相类似的苯并【b 】噻吩硼酸化合 物2 5 a f ，2 - b t b a 是直接购买来用的，其它为合成产物。这六种b t b a 化合物 均显示出双重荧光性质，随着糖的加入其荧光性质发生显著变化。其中，2 、5 和7 - b t b a 荧光性质的变化方式为，一处波长的荧光强度增大，而另一处波长 发生蓝移且荧光强度减弱。对于3 - b t b a 只有一处波长的荧光强度有变化。4 - 和6 - b t b a 的混合物与糖作用后，其荧光发生独特的变化，一处波长红移，另 一处波长