bodipy荧光探针的合成及其在二苯丙氨酸二肽生物传感器中的应用
目前BODIPY类荧光染料发展迅速，活跃应用于各个领域中。尤其在技术识别领域中，以优良的光物理性质和光化学性质而成为各研究人员的焦点。并且BODIPY类荧光染料具有十分优秀的特点1较高的荧光量子产率；2摩尔吸光系数比较大；3狭窄而又尖锐的紫外吸收和荧光发射峰；4便于检测；5稳定的光学性能；6难受环境和pH值的影响，在生理环境下十分稳定并且对生物体损害比较小。本文基于BODIPY基体结构，设计、合成了系列BODIPY荧光化合物，并通过荧光增强的方法筛选对二苯丙氨酸二肽具有特殊亲和力的荧光探针。所有荧光染料都通过核磁、光谱、质谱分析确定。具体工作内容如下1.系列BODIPY荧光化合物的合成及表征。2.系列BODIPY荧光化合物的光谱性质。3.筛选二苯丙氨酸二肽荧光探针。4.通过电镜等手段研究BODIPY对二苯丙氨酸二肽的亲和性。关键词BODIPY，荧光探针，二苯丙氨酸二肽
目 录
1 引言 1
1. 1 BODIPY简介 2
1. 2 BODIPY的发光机理 2
1. 3 BODIPY的合成路线 3
1.3.1 由醛和吡咯合成 4
1.3.2 由酰氯或酸酐和吡咯合成 4
1.3.3 由含有吡咯环的醛或酮和吡咯合成 4
1.4 二苯丙氨酸二肽 5
1.4.1 二苯丙氨酸二肽简介 5
1.4.2 二苯丙氨酸二肽自组装方法及形貌 5
1.5 选题意义 6
2 实验 6
2. 1 实验试剂 6
2. 2 实验仪器 7
2. 3 实验方案 7
2. 4 实验步骤 8
2.4.1 BODIPY的合成 8
2.4.1.1 化合物1的合成 8
2.4.1.2 化合物2的合成 8
2.4.1.3 化合物3的合成 9
2.4.2 二苯丙氨酸二肽自组装 9
2.5 结果讨论 9
2. 6 展望 13
结论 14
致谢 15
参考文献 16
引言
B *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
ODIPY简介
目前BODIPY荧光染剂作为一种新兴的荧光剂越来越得到生物研究、光伏发展等有关方面的研究人员得关注，所以BODIPY荧光染剂的发展势头得到了很大的提升。如同其他的有机物一样， BODIPY荧光染剂的衍生物是由基体为基础，拥有不同的取代基。而系列BODIPY荧光染剂的基体结构，如图1所示。基体主要有三大部分，一个硼氮六元杂环，两端有两个吡咯环连接，总体呈线对称结构。因为以下几点优势，BODIPY受到广泛关注：1较高的荧光量子产率；2摩尔吸光系数比较大；3狭窄而又尖锐的紫外吸收和荧光发射峰；4稳定的光学性能；5便于检测：6结构易于修饰。所以在各种荧光分析领域，该染剂比其他的荧光染剂有着巨大的优势。
图 1 系列BODIPY荧光染剂基体结构图
BODIPY的发光机理
在古时候，人们因为萤火虫发现了荧光现象，所以荧光又被称为“萤光”。到了近现代人们发现萤石从而发现荧光的本质是某些物质受到一定波长的外来光线照射短时间内发出与外来光波长不同的光，荧光本身是一种冷发光现象。通常我们所看到的，是由于某种物质受到紫外线或可见光照射后发出的紫外荧光或可见荧光，但用于检测的话，还有红外荧光，甚至X射线荧光等等。荧光的特点就是能够吸收光能然后被激发出光（荧光），并且荧光的波长都比入射光波长长。并且荧光频率与入射光的不同，所以我们可以从入射光的直角方向上检测，不会受到来自入射光的影响。当然不是所有物质都能照射从而激发出荧光，这同物质本身的分子结构，以及所处的环境条件有关。
许多光物理现象过程（通过碰撞淬火，光诱导电子转移，光诱导质子转移，能量转移等）都存在联通性。对于荧光变化，我们首先就要讨论光致电子转移（PET），光致电子转移（PET）通常是导致荧光淬灭的原因。而光致电子转移是一种典型的光诱导电子转移体系，这种体系包含电子受体部分R（receptor），间隔物S(SPACER)和荧光基团F（fluorophore）。其中荧光基团是吸收和发射荧光的地方，而受体和客体结合，中间用间隔物隔开，并同时保持与两者链接。这些就构成可以选择性识别客体，又能够同时发出光信号。而当前的BODIPYD探针用的就是这样的理论，平时因为光致电子原理发生荧光淬灭的反应，但是一旦受体与客体一结合，光致电子作用就会收到抑制，作用失效，荧光基团就会发光。
BODIPY的合成路线
1.3.1 由醛和吡咯合成
目前广泛用以合成BODIPY的路线为，在不饱和脂肪酸（TFA）的催化下，吡咯与醛进行缩合反应，再经由2，3二氯5，6二氰对苯醌（DDQ）氧化后，在碱性条件下和BF3?OEt2配位化合得到的产物就是所需的荧光染料[16]。但是该路线的副反应较多，容易产生较多的杂质。合成步骤如图2所示：
图2醛和吡咯配位化合BODIPY化学途径
1.3.2 由酰氯或酸酐和吡咯合成
图3酰氯或酸酐和吡咯配位化合 BODIPY化学路径
该方法主要以酰氯或者酸酐与吡咯在碱性条件下反应制备BODIPY，此反应无需催化剂和氧化剂，通常8位有取代的BODIPY用这种方法合成。具体反应如图3所示。
1.3.3 由含有吡咯环的醛或酮和吡咯合成
该方法用吡咯醛或酮与吡咯在碱性条件下合成BODIPY。具体反应如图4所示。但是这种合成方法产率很低，得到产物大部分是具有绿色荧光特性。
图4吡咯醛和吡咯配位化合 BODIPY的化学路径
1.4 二苯丙氨酸二肽
1.4.1二苯丙氨酸二肽简介
在2003年，Reches和Gazit发现二苯丙氨酸二肽堆积能形成空心管结构，他们以此为模板，将银纳米线合成出后，他们以此为基础，开始了细致的研究。基于二苯丙氨酸二肽的自组装结构在紫外区有特征发射峰，并且这种结构所拥有的性质，大致与β淀粉样蛋白相同，甚至可以进行有效比对。
1.4.2 二苯丙氨酸二肽自组装方法及形貌
2003年，Ehus Gazit和Meital Reches首次使用加水稀释高浓度的二苯丙氨酸二肽的六氟异丙醇溶液（≥100mgML1）的方法得到高度自组装的二苯丙氨酸二肽纳米管。地带的纳米管的半径在50~75nm之间，长度达到了几微米。但是因为用这种方法得到的纳米管太过于分散，且长度不均匀，从而限制了其应用。经过多次试验，他们在六氟异丙醇分散液中，纳米管以苯的堆积的方法而逐渐自组装。如图5
目 录
1 引言 1
1. 1 BODIPY简介 2
1. 2 BODIPY的发光机理 2
1. 3 BODIPY的合成路线 3
1.3.1 由醛和吡咯合成 4
1.3.2 由酰氯或酸酐和吡咯合成 4
1.3.3 由含有吡咯环的醛或酮和吡咯合成 4
1.4 二苯丙氨酸二肽 5
1.4.1 二苯丙氨酸二肽简介 5
1.4.2 二苯丙氨酸二肽自组装方法及形貌 5
1.5 选题意义 6
2 实验 6
2. 1 实验试剂 6
2. 2 实验仪器 7
2. 3 实验方案 7
2. 4 实验步骤 8
2.4.1 BODIPY的合成 8
2.4.1.1 化合物1的合成 8
2.4.1.2 化合物2的合成 8
2.4.1.3 化合物3的合成 9
2.4.2 二苯丙氨酸二肽自组装 9
2.5 结果讨论 9
2. 6 展望 13
结论 14
致谢 15
参考文献 16
引言
B *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
ODIPY简介
目前BODIPY荧光染剂作为一种新兴的荧光剂越来越得到生物研究、光伏发展等有关方面的研究人员得关注，所以BODIPY荧光染剂的发展势头得到了很大的提升。如同其他的有机物一样， BODIPY荧光染剂的衍生物是由基体为基础，拥有不同的取代基。而系列BODIPY荧光染剂的基体结构，如图1所示。基体主要有三大部分，一个硼氮六元杂环，两端有两个吡咯环连接，总体呈线对称结构。因为以下几点优势，BODIPY受到广泛关注：1较高的荧光量子产率；2摩尔吸光系数比较大；3狭窄而又尖锐的紫外吸收和荧光发射峰；4稳定的光学性能；5便于检测：6结构易于修饰。所以在各种荧光分析领域，该染剂比其他的荧光染剂有着巨大的优势。
图 1 系列BODIPY荧光染剂基体结构图
BODIPY的发光机理
在古时候，人们因为萤火虫发现了荧光现象，所以荧光又被称为“萤光”。到了近现代人们发现萤石从而发现荧光的本质是某些物质受到一定波长的外来光线照射短时间内发出与外来光波长不同的光，荧光本身是一种冷发光现象。通常我们所看到的，是由于某种物质受到紫外线或可见光照射后发出的紫外荧光或可见荧光，但用于检测的话，还有红外荧光，甚至X射线荧光等等。荧光的特点就是能够吸收光能然后被激发出光（荧光），并且荧光的波长都比入射光波长长。并且荧光频率与入射光的不同，所以我们可以从入射光的直角方向上检测，不会受到来自入射光的影响。当然不是所有物质都能照射从而激发出荧光，这同物质本身的分子结构，以及所处的环境条件有关。
许多光物理现象过程（通过碰撞淬火，光诱导电子转移，光诱导质子转移，能量转移等）都存在联通性。对于荧光变化，我们首先就要讨论光致电子转移（PET），光致电子转移（PET）通常是导致荧光淬灭的原因。而光致电子转移是一种典型的光诱导电子转移体系，这种体系包含电子受体部分R（receptor），间隔物S(SPACER)和荧光基团F（fluorophore）。其中荧光基团是吸收和发射荧光的地方，而受体和客体结合，中间用间隔物隔开，并同时保持与两者链接。这些就构成可以选择性识别客体，又能够同时发出光信号。而当前的BODIPYD探针用的就是这样的理论，平时因为光致电子原理发生荧光淬灭的反应，但是一旦受体与客体一结合，光致电子作用就会收到抑制，作用失效，荧光基团就会发光。
BODIPY的合成路线
1.3.1 由醛和吡咯合成
目前广泛用以合成BODIPY的路线为，在不饱和脂肪酸（TFA）的催化下，吡咯与醛进行缩合反应，再经由2，3二氯5，6二氰对苯醌（DDQ）氧化后，在碱性条件下和BF3?OEt2配位化合得到的产物就是所需的荧光染料[16]。但是该路线的副反应较多，容易产生较多的杂质。合成步骤如图2所示：
图2醛和吡咯配位化合BODIPY化学途径
1.3.2 由酰氯或酸酐和吡咯合成
图3酰氯或酸酐和吡咯配位化合 BODIPY化学路径
该方法主要以酰氯或者酸酐与吡咯在碱性条件下反应制备BODIPY，此反应无需催化剂和氧化剂，通常8位有取代的BODIPY用这种方法合成。具体反应如图3所示。
1.3.3 由含有吡咯环的醛或酮和吡咯合成
该方法用吡咯醛或酮与吡咯在碱性条件下合成BODIPY。具体反应如图4所示。但是这种合成方法产率很低，得到产物大部分是具有绿色荧光特性。
图4吡咯醛和吡咯配位化合 BODIPY的化学路径
1.4 二苯丙氨酸二肽
1.4.1二苯丙氨酸二肽简介
在2003年，Reches和Gazit发现二苯丙氨酸二肽堆积能形成空心管结构，他们以此为模板，将银纳米线合成出后，他们以此为基础，开始了细致的研究。基于二苯丙氨酸二肽的自组装结构在紫外区有特征发射峰，并且这种结构所拥有的性质，大致与β淀粉样蛋白相同，甚至可以进行有效比对。
1.4.2 二苯丙氨酸二肽自组装方法及形貌
2003年，Ehus Gazit和Meital Reches首次使用加水稀释高浓度的二苯丙氨酸二肽的六氟异丙醇溶液（≥100mgML1）的方法得到高度自组装的二苯丙氨酸二肽纳米管。地带的纳米管的半径在50~75nm之间，长度达到了几微米。但是因为用这种方法得到的纳米管太过于分散，且长度不均匀，从而限制了其应用。经过多次试验，他们在六氟异丙醇分散液中，纳米管以苯的堆积的方法而逐渐自组装。如图5
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