基于双键旋转受阻AIE机理的顺式四苯乙烯大环双季铵盐合成及DNA高灵敏度检测研究

论文摘要

聚集诱导发光（aggregation-induced emission,AIE）效应自被发现以来一直受到人们的关注,在许多领域都有极大的应用价值,生物探针就是其中之一。四苯乙烯（TPE）因为其结构简单、易于合成、容易修饰等原因,是人们研究最多的AIE化合物。此前,我们课题组已经证明,TPE双键在激发态下自由旋转受阻对AIE效应起到关键作用,基于此,本论文合成了一系列的顺式TPE季铵盐和偕式TPE季铵盐,用于DNA检测,大大提高了对DNA的检测灵敏度。同时发现,相比于偕式TPE季铵盐,顺式TPE季铵盐具有更高的检测灵敏度,这是第一次运用限制TPE双键自由旋转的机制来提高探针检测灵敏度。此外,还用CD、CPL等手段探讨了这些季铵盐与DNA结合发射荧光的机理。（1）本论文设计合成了一系列的顺式和偕式TPE季铵盐,并且通过核磁、熔点测定、红外光谱、高分辨质谱等方法对这些TPE季铵盐以及中间产物进行了表征。荧光测试表明这些TPE季铵盐均是典型的AIE化合物。除此之外,还通过X射线单晶衍射的方法确定了合成得到的TPE季铵盐8e为顺式位结构。（2）用合成的这一系列TPE季铵盐分别检测了鱼精DNA、小牛胸腺DNA以及人工合成的30nt、20nt、10nt DNA,发现顺式TPE季铵盐比偕式TPE季铵盐具有更高的检测灵敏度。对鱼精DNA的检测限可以达到64 pM（1.3 ng/mL）,文献报道过的最低检测限为20 ng/mL。对小牛胸腺DNA的检测限可以达到1.6 ng/mL,对30nt DNA,20nt DNA,10nt DNA的检测限分别可以达到32 pM（0.3 ng/mL）,75 pM（0.5 ng/mL）和387 pM（1.2 ng/mL）。（3）做了一系列实验对TPE季铵盐发光机理进行了研究。在与对苯二甲酸二钠作用时,顺式TPE季铵盐比偕式TPE季铵盐显示出更强的荧光增强效果。用小牛胸腺DNA可以诱导出顺式TPE季铵盐8a、8b、8c、cis-8e、8f、8g的双CD信号峰,只能诱导出偕式TPE季铵盐9、10的单CD信号峰,不能诱导出偕式TPE季铵盐35的任何CD信号,论证顺式TPE季铵盐相比偕式TPE季铵盐刚性更强,容易被诱导出单一方向的螺旋结构。更值得一提的是,顺式季铵盐8b和8c与小牛胸腺DNA作用后的溶液制备出的薄膜都具有很强的CPL信号,偕式季铵盐9和10不显示出CPL信号。以上结果都证明TPE季铵盐双键旋转受阻有利于增强荧光发射。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 聚集诱导发光效应的作用机理
•   1.3 AIE化合物在生物探针领域的研究进展及应用
•   1.4 本论文的研究思路与内容
• 2 实验部分
•   2.1 实验仪器及药品
•   2.2 合成路线与方法
•     2.2.1 合成路线
•     2.2.2 合成方法
•   2.3 溶液的配制
•     2.3.1 AIE性质测试
•     2.3.2 相对荧光量子产率测试
•     2.3.3 DNA荧光滴定
•     2.3.4 圆二色谱（CD）测试
•     2.3.5 单晶的培养
• 3 结果与讨论
•   3.1 合成讨论
•   3.2 TPE季铵盐的光物理性能
•   3.3 TPE季铵盐对DNA的检测
•     3.3.1 对鱼精DNA的检测
•     3.3.2 对人工合成短链DNA的检测
•     3.3.3 对小牛胸腺DNA的检测
•   3.4 TPE大环双季铵盐与DNA作用发射荧光机理研究
•     3.4.1 TPE大环双季铵盐与小牛胸腺DNA作用的CD特性
•     3.4.2 TPE大环双季铵盐与小牛胸腺DNA作用的CPL特性
•     3.4.3 TPE大环双季铵盐与鱼精DNA作用的荧光发射常数
•     3.4.4 TPE大环双季铵盐与小分子双负离子分子的作用
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 Ⅰ 作者攻读硕士期间发表文章
• 13C NMR,IR,MS谱图'>附录 Ⅱ 化合物的1H NMR,¹³C NMR,IR,MS谱图
• 附录 Ⅲ 测试数据

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张红超

导师: 郑炎松

关键词: 激发态双键旋转受阻,聚集诱导发光,顺式四苯乙烯大环双季铵盐,检测,螺旋手性

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,生物学,化学

单位: 华中科技大学

分类号: Q523;O657.3

总页数: 202

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