本文關(guān)鍵詞：氮萘類化合物的合成及其在化學(xué)小分子識別中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：喹啉類化合物,作為氮萘化合物的典型代表,不僅具有很好的生物活性和藥物活性,而且還具有優(yōu)良的光學(xué)性能和配位性能,在醫(yī)藥、農(nóng)藥、發(fā)光材料、染料和分子識別等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。因此,喹啉類新化合物的合成及其性能研究一直是有機化學(xué)領(lǐng)域研究的熱點。本論文設(shè)計合成了一系列含活性官能團的氮萘(這里指喹啉和萘胺)類化合物,并系統(tǒng)地研究了它們在化學(xué)小分子識別中的應(yīng)用。具體研究內(nèi)容如下：1、以2-氯-6,7--二氟-3-喹啉甲醛(2-1)為起始原料,利用喹啉環(huán)上2-位的氯和3-位的醛活性反應(yīng)位點,設(shè)計合成了8個新的喹啉類化合物2-2-2-9,并通過NMR、MS等方法對其結(jié)構(gòu)進行表征,為后續(xù)研究它們在化學(xué)小分子識別中的應(yīng)用做準備工作。2、利用喹啉環(huán)上2-位氯的反應(yīng)活性,研究了2-氯-6,7-二氟-3-喹啉甲醛(2-1)、2-氯-3-(2-苯并咪唑)-6,7-二氟喹啉(2-4)和2-氯-6,7-二氟喹啉-3-丙烯酸乙酯(2-7)對化學(xué)小分子H2S的識別。實驗結(jié)果顯示：化合物2-1比2-4和2-7更具備光學(xué)探針的特點,能快速、高選擇性地識別S2-,其他陰離子(包括F-、Cl-、Br-、I-、CO32-、HCO3-、 NO3-, SO42-、CH3CO2-、SCN-、CN-、S2O32-、NO2-)和生物硫醇(Cys、Hcy、GSH)對體系識別H2S沒有干擾。并且通過1H NMR實驗數(shù)據(jù)證實了識別機理,該探針是利用H2S強的親核性,與喹啉環(huán)上的活性氯發(fā)生取代反應(yīng),使喹啉化合物的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變來實現(xiàn)對H2S的識別。3、利用喹啉酮鈉鹽的氮負離子的堿性,研究了3-醛基-6,7-二氟-2-喹啉酮鈉鹽(2-8)對pH的識別。實驗結(jié)果顯示：化合物2-8在中性和弱酸性條件發(fā)射強的熒光,在極酸性條件熒光顯著減弱,pKa值為1.85,最佳pH響應(yīng)范圍在1.3-2.6。而且該pH探針能快速、高選擇性地識別H+,其他金屬離子(包括K+、Na+、Ca2+、Zn2+、Ni2+、 Cu2+、Mn2+、Cd2+、Pb2+、Mg2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Cr3+、Co2+、Hg2+)對體系識別pH沒有干擾,并且具有良好的光穩(wěn)定性。4、利用喹啉環(huán)上的N和苯并咪唑環(huán)上的N容易與金屬離子配位的特點,研究了3-(2-苯并咪唑)-6,7-二氟-2-喹啉酮(2-5)對金屬離子的識別。實驗結(jié)果顯示：化合物2-5能高靈敏度、高選擇性地識別Hg2+,其他金屬離子(包括Zn2+、Ni2+、Cu2+、 Cu+、Mn2+、Ru3+、Cd2+、Pb2+、La3+、Ce4+、Er3+、Mg2+、Sn2+、Al3+、Nd3+、K+、 Sm3+、Fe2+、Fe3+、Eu3+、Ag+、VO2+、Cr3+、Zr4+、Bi3+、Co2+)對體系識別Hg2+沒有干擾。而且通過1H NMR和MS實驗數(shù)據(jù)證實了識別機理,該探針由于含有2-喹啉酮的結(jié)構(gòu)而具有強的熒光,當(dāng)加入Hg2+以后,Hg2+就會與喹啉酮的O和苯并咪唑的N配位,產(chǎn)生Hg2+誘導(dǎo)熒光淬滅現(xiàn)象,合理地解釋了熒光識別Hg2+的實驗現(xiàn)象。5、以1,1‘-聯(lián)萘-4,4'-二胺為起始原料,設(shè)計合成了連有馬來酰亞胺基團的化合物6-1,利用馬來酰亞胺的C=C容易受親核試劑進攻的特點,研究了其對生物硫醇小分子(Cys、Hey、GSH)的識別。實驗結(jié)果顯示：化合物6-1能高靈敏度、高選擇性地識別生物硫醇(Cys、Hey和GSH),其他非含硫氨基酸對體系識別生物硫醇沒有干擾。而且通過1H NMR和MS實驗數(shù)據(jù)證實了推測的識別機理,該探針是在馬來酰亞胺上引入了聯(lián)萘熒光團,由于連有強的吸電子基團馬來酰亞胺導(dǎo)致自身的熒光很弱,當(dāng)硫醇的巰基進攻馬來酰亞胺的C=C雙鍵,使C=C雙鍵打開生成飽和的硫醚,這時就阻斷了聯(lián)萘到馬來酰亞胺的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(ICT)過程,使聯(lián)萘熒光團的熒光發(fā)射恢復(fù),合理地解釋了熒光識別生物硫醇的實驗現(xiàn)象。同時,細胞成像實驗證實了該探針具有低的毒性和好的細胞膜滲透性,可以通過熒光成像來檢測細胞內(nèi)的生物硫醇。
【關(guān)鍵詞】：氮萘 硫化氫 硫醇 pH Hg~(2+) 分子識別
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O621.3
【目錄】：

• 中文摘要12-14
• ABSTRACT14-17
• 第一章 導(dǎo)論17-42
• 1.1 喹啉的簡介17
• 1.2 喹啉及喹啉類化合物的合成17-24
• 1.2.1 Skraup-Doebner-Von Miller合成法18-19
• 1.2.2 Friedlander-Pfitzinger合成法19-20
• 1.2.3 Combes-Conrad-Limpach合成法20
• 1.2.4 Camps合成法20-21
• 1.2.5 Niementowski合成法21
• 1.2.6 喹啉類化合物的現(xiàn)代合成方法21-24
• 1.3 喹啉類化合物的應(yīng)用24-40
• 1.3.1 在金屬離子識別中的應(yīng)用24-36
• 1.3.1.1 在Zn~(2+)識別中的應(yīng)用25-30
• 1.3.1.2 在Fe~(3+)、Al~(3+)和Cr~(3+)等三價金屬離子識別中的應(yīng)用30-32
• 1.3.1.3 在Cu~(2+)識別中的應(yīng)用32-34
• 1.3.1.4 在Hg~(2+)識別中的應(yīng)用34-36
• 1.3.2 在pH識別中的應(yīng)用36-38
• 1.3.3 在其他小分子識別中的應(yīng)用38-40
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容40-42
• 第二章 含活性官能團的喹啉類化合物的合成研究42-53
• 2.1 引言42
• 2.2 實驗部分42-49
• 2.2.1 主要儀器42
• 2.2.2 主要試劑42-43
• 2.2.3 目標化合物的合成43-49
• 2.3 結(jié)果與討論49-52
• 2.4 本章小結(jié)52-53
• 第三章 2-氯喹啉化合物對H_2S的識別研究53-68
• 3.1 引言53-54
• 3.2 實驗部分54-55
• 3.2.1 主要儀器54-55
• 3.2.2 主要試劑55
• 3.2.3 目標化合物的合成55
• 3.2.4 紫外-可見光譜和熒光光譜的測定方法55
• 3.3 化合物2-1、2-4和2-7對H_2S的識別研究55-67
• 3.3.1 化合物2-1、2-4和2-7識別H_2S的紫外-可見吸收光譜研究55-57
• 3.3.2 化合物2-1、2-4和2-7識別H_2S的熒光光譜研究57-60
• 3.3.3 化合物2-1、2-4和2-7識別H_2S的選擇性研究60-62
• 3.3.4 化合物2-1識別H_2S的檢出限研究62-63
• 3.3.5 化合物2-1與S~(2-)作用的動力學(xué)實驗研究63
• 3.3.6 化合物2-1、2-4和2-7識別H_2S的機理研究63-67
• 3.4 本章小結(jié)67-68
• 第四章 2-喹啉酮鈉鹽化合物對pH的識別研究68-75
• 4.1 引言68
• 4.2 實驗部分68-69
• 4.2.1 主要儀器68-69
• 4.2.2 主要試劑69
• 4.2.3 目標化合物的合成69
• 4.2.4 熒光光譜的測定方法69
• 4.3 化合物2-8對pH的識別研究69-74
• 4.3.1 化合物2-8識別pH的熒光光譜研究69-70
• 4.3.2 化合物2-8的pK_a值及線性響應(yīng)范圍的測定70-71
• 4.3.3 化合物2-8識別pH的光穩(wěn)定性研究71-72
• 4.3.4 化合物2-8識別pH的選擇性研究72-73
• 4.3.5 化合物2-8識別pH的機理研究73-74
• 4.4 本章小結(jié)74-75
• 第五章 3-苯并咪唑取代的2-喹啉酮化合物對Hg~(2+)的識別研究75-85
• 5.1 引言75-76
• 5.2 實驗部分76-77
• 5.2.1 主要儀器76
• 5.2.2 主要試劑76
• 5.2.3 目標化合物的合成76
• 5.2.4 紫外-可見光譜和熒光光譜的測定方法76-77
• 5.3 化合物2-5對Hg~(2+)的識別研究77-84
• 5.3.1 化合物2-5識別Hg~(2+)的選擇性研究77-78
• 5.3.2 化合物2-5與Hg~(2+)作用的熒光滴定實驗研究78-79
• 5.3.3 化合物2-5識別Hg~(2+)的檢出限研究79
• 5.3.4 化合物2-5與Hg~(2+)作用的紫外滴定實驗研究79-80
• 5.3.5 化合物2-5識別Hg~(2+)的pH值研究80-81
• 5.3.6 化合物2-5與Hg~(2+)作用的動力學(xué)實驗研究81
• 5.3.7 化合物2-5識別Hg~(2+)的機理研究81-84
• 5.4 本章小結(jié)84-85
• 第六章 N-聯(lián)萘基馬來酰亞胺的合成及其對生物硫醇的識別研究85-101
• 6.1 引言85-86
• 6.2 實驗部分86-89
• 6.2.1 主要儀器86-87
• 6.2.2 主要試劑87
• 6.2.3 目標化合物的合成87-88
• 6.2.4 紫外-可見光譜和熒光光譜的測定方法88-89
• 6.2.5 細胞培養(yǎng)和細胞成像的方法89
• 6.3 化合物6-1對生物硫醇的識別研究89-100
• 6.3.1 化合物6-1識別生物硫醇的選擇性研究89-91
• 6.3.2 化合物6-1與生物硫醇作用的熒光滴定實驗研究91-93
• 6.3.3 化合物6-1識別生物硫醇的檢出限研究93-94
• 6.3.4 化合物6-1與生物硫醇作用的動力學(xué)實驗研究94-97
• 6.3.5 化合物6-1識別生物硫醇的機理研究97-99
• 6.3.6 化合物6-1在細胞成像中的應(yīng)用研究99-100
• 6.4 本章小結(jié)100-101
• 總結(jié)與展望101-103
• 參考文獻103-117
• 附錄 本論文中主要化合物的核磁共振氫譜、核磁共振碳譜117-127
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果127-129
• 致謝129-130
• 個人簡況及聯(lián)系方式130-131
• 承諾書131-132

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：氮萘類化合物的合成及其在化學(xué)小分子識別中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：392438