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荧光分子探针在临床医学、分析化学、生物化学分析和环境学等领域均有广泛的应用,因此设计和合成专业化、特殊化的荧光分子探针的研究已经成为被广泛关注的前沿课题。
3-羟基黄酮(3-HF)衍生物是一类常用的荧光探针,可显示出激发态分子内质子传递(ESIPT)反应,导致两个分属于正常激发态(N*)和光学互变异构体反应产物激发态(T*)的两个荧光谱带的产生。3-HF的两个谱带的位置和它们强度的比率对微环境的性质非常敏感,如极性、分子间氢键、局部电场等。因此,3-HF类衍生物己被广泛地应用到反相胶束、磷脂、天然膜、蛋白质及活细胞的研究中。
本文合成了16个在3-HF的4-位和6-位引入了不同链长的烃基取代基的3-HF衍生物,然后对其光谱性质进行了初步的研究。具体内容如下:
1、以邻羟基苯乙酮和苯胺为起始原料,通过Vilsmeier反应、Blanc氯甲基化反应、Algar-Flynn-Oyamada(AFO)反应、溴化反应等最终合成了F2和F4两个系列16个3-HF衍生物,其中14个为新化合物。通过1HNMR和/或LC-MS等表征了其结构。
2、采用紫外光谱和荧光光谱研究了这16个探针化合物在不同溶剂(乙腈、二氯甲烷、乙酸乙酯)、Hepes缓冲液(15 mmol/L,pH7.4)和DOPC小单室脂质体中的光谱性质。这些荧光探针分子保持着3-HF的基本光谱性质,与其在Hepes(15 mmol/L,pH7.4)缓冲液中的荧光性质相比,其在乙腈、二氯甲烷、DOPC小单室脂质体、乙酸乙酯中的最大荧光波长逐渐蓝移,并且伴随着T*带荧光强度的逐渐增强,IN*/IT*值逐渐减小,荧光量子产率均增强超过100倍。当探针化合物与DOPC小单室脂质体结合后,无论在F4系列还是在F2系列,随着6-位脂肪链长度从一个碳到12个碳的链长增加,激发光谱和发射光谱的最大波长逐渐红移,并且伴随着N*和T*带荧光强度比率IN*/IT值的增加。这一结果也证实了随着链长的增加,从正电荷端促使3-HF母核伸入膜的作用增强,然而膜对正电荷的伸入具有巨大的阻碍作用,两者结合的结果使得这些不同的探针化合物与脂质膜结合的过程中采用了不同的构象。因此,有可能在其中找出对生物膜偶极势能变化更为灵敏的荧光探针。