基本信息
- 项目名称：
- 基于偶氮四唑配合物荧光材料的合成及其在细胞成像中的应用研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本课题研究成果发表在英国皇家化学学会Chem.Comm.2011,47,2402(IF=5.5），另一篇投到美国化学会的Cryst.Growth Des.(IF=4.1），只需较少修改正在发表中，另外两篇论文分别投到美国化学会的Inorg.Chem.和英国皇家学会的CrystEngComm.，目前两篇文章都审稿中。另外两篇文章已经被SCI收录的《结构化学》和《无机化学学报》正在发表中。
- 详细介绍：
- 本作品设计和合成14种首次报道的配合物，[Cd(en)2(trans-AZT)].4H2O (1)，[Cd(pn)2(trans-AZT)](2), {[Zn(en)2(trans-AZT)0.5](trans-AZT)0.5}(3), {[Zn(2,2’-bpy)3](trans-AZT)0.5NO3.6H2O}(4), {[Zn(en)2(trans-AZT)2] (trans-en).2H2O}(5), {[Ni(2,2’-bpy)3]2(cis-AZT)(trans-AZT).10H2O}(6) {[Ni(en)2(trans-AZT)2](trans-en).2H2O}(7), {[Ni(en)2(trans-AZT)](trans-AZT) (trans-en).2H2O}(8), {[Cu(en)2(trans-AZT)].2H2O}(9), {[Cu(en)2(trans-AZT)0.5] (trans-AZT)0.5}(10),{[Co(en)3]2(AZT)3.3H2O}(11),{[Cu(en)2(trans-AZT)2](trans-en).2H2O}(12)；[Cu(H2bta)Cl2(H2O)]•2H2O (13)和[Zn(Phen)3]I2•5H2O] (14) ，用x-射线表征了全部化合物的单晶体结构，结果显示该类化合物呈现多种不同的空间结构，首次分析和报道了X--π，π--π-分子间弱作用力；报道了I–(H2O)2,3的晶体结构和特有的电化学性质I–(H2O)2,3→I-+[e-(H2O)2,3]；用激光共聚焦显微镜等表征了这些化合物的光学性质，研究了部分化合物的光致、热致变色性质，首次将该类配合物特征荧光成功用于了洋葱细胞的标记和成像分析。研究成果整理成六篇论文，分别发表在《Chem. Comm. 2011，47（8），2402》，正在发表《Cryst.Growth Des.》（影响因子，4.1），两篇《Inorg.Chem.》和《CrystEngComm》的文章审稿中。另外两篇文章已经被SCI收录的《结构化学》和《无机化学学报》》接收，正在出版中。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 1.目的 本课题研究成果一篇发表在英国皇家化学学会化学通讯2011,47,2402，一篇被美国化学会的晶体生长与设计接收发表，另两篇文章已被SCI收录的《结构化学》和《无机化学学报》正在出版中。 2.基本思路 （1）前言中简述本课题的研究意义与当前国内外研究现状; （2）正文中主要介绍设计的多种新型配合物的合成方法、结构与性质表征方法、结果分析以及将部分化合物用于细胞成像标记。
科学性、先进性及独特之处
- 本次参赛作品全部是在国际、国内已经发表和正在发表中高影响的期刊论文.本次作品设计和合成了多种的功能配合物都是首次报道，研究成果整理出的六篇论文在国际学术上有很高影响，比如 Chem. Comm.影响因子达到5.5；率先将该类荧光配合物成功用于洋葱细胞核的标记和成像分析，为偶氮四唑等配体构筑的配合物作为新型的细胞荧光探针提供了十分重要的参考依据。
应用价值和现实意义
- 本作品设计和合成的具有很好荧光性质的偶氮四唑类功能配合物在紫外光照、加热和不同溶剂条件下，能够从反式构型向顺式构型转变，这种光致、热致异构转变伴随着光信号的变化，展示了在光开关、信息贮存、光通讯等方面具有广泛的应用前景。用激光共聚焦显微镜首次将该类配合物特征荧光成功用于洋葱细胞的标记和成像分析，为偶氮四唑等配体构筑的配合物作为新型的细胞荧光探针迈出了开创新性一步，具有十分重要的应用价值。
学术论文摘要
- 本作品合成14种首次报道的配合物，如：[Cd(en)2(trans-AZT)].4H2O (1)，[Cd(pn)2(trans-AZT)](2),{[Zn(en)2(trans-AZT)0.5] (trans-AZT)0.5}(3),[Cu(H2bta)Cl2(H2O)]•2H2O(4)，[Zn(Phen)3]I2•5H2O](5)，{[Zn(2,2’-bpy)3](trans-AZT)0.5NO3.6H2O}(6), {[Zn(en)2(trans-AZT)2](trans-en).2H2O}(7), {[Ni(2,2’-bpy)3]2(cis-AZT)(trans-AZT).10H2O}(8)，{[Co(en)3]2(AZT)3.3H2O}(9),{[Ni(en)2(trans-AZT)2](trans-en).2H2O}(10)等 ，X-射线衍射结果证明这些配合物呈现多种不同的空间结构，首次报道X--π，π--π-分子间弱作用力；报道I–(H2O)2,3的晶体结构和特有电化学性质I–(H2O)2,3→I-+[e-(H2O)2,3]；用激光共聚焦显微镜等表征了这些配合物的光学性质，研究部分配合物的光致、热致变色性质，首次将该类配合物特征荧光成功用于洋葱细胞的标记和成像分析。
获奖情况
- （1）一篇发表的作品：Chem.Comm.2011, 47, 2402； 一篇少量修改接受发表的作品Cryst. Growth Des.； 两篇正在发表中文章《无机化学学报》和《结构化学》； 两篇正在审稿中文章《Inorg.Chem.》和《CrystEngComm》； （2）本作品于2011年4月荣获第十一届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛省赛特等奖； （3）本作品于2011年3月荣获第十二届全国“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛广州大学校赛特等奖。
鉴定结果
- 一篇发表论文请见文献和附录Chem.Comm.2011,47,2402；一篇已接受发表的论文Cryst.Growth Des.请见附录;两篇正发表的论文《无机化学学报》和《结构化学》请见附录。
参考文献
- 1.一篇发表的作品请见文献和附录Chem.Comm.2011,47,2402； 2.一篇少量修改接受发表的作品Cryst. Growth Des.请见附录文章和附录审稿人修改意见； 3.两篇正在发表中文章《无机化学学报》和《结构化学》请见附录和附录修改意见和接受发表函； 4.两篇正在审稿中文章Inorg.Chem.（ID: ic-2011-01140g）和CrystEngComm.(ID :CE-ART-05-2011-005514)请见附录。
同类课题研究水平概述
- 近年来，偶氮四唑等配体构筑的荧光功能配合物研究是当今国际研究的热点之一，该类配合物在光信息存储、光通讯和细胞探针等领域展示了广泛的应用前景。但是目前，偶氮四唑类等配体构筑的配合物主要用于高能材料和光信息材料的研究；相对而言，该类化合物用于细胞标记和成像可视化分析的研究很少见文献报道。尤其是利用光致异构配合物的特征荧光用于细胞探针和成像可视化分析的报道更是非常有限。偶氮四唑是一个具有平面刚性结构且含有十个氮原子的多氮杂环配体，它配位能力强、配位模式多样 ，在紫外－可见光或者激光激发下，可逆地发生顺、反异构化反应。近期，偶氮四唑类光致变色性质在被包含我们在内的几个课题组发现和报道,该类化合物可用与细胞中蛋白质、DNA和其它生物分子等以共价或氢键等超分子键结合，在不同的波长的紫外-可见光激发下，能够呈现多种荧光,这种特征荧光可用于细胞组分标记和成像分析。目前用于活细胞成像分析的标记试剂主要包括能够发出紫外-可见特征荧光的香豆素、荧光素和罗丹明类分子等以及能发出近红外特征荧光的菁类和口恶嗪等。但是，利用这些有机荧光染料分子作为探针有两大难题急需解决：一是有效克服细胞在可见光区的自发荧光对标记分子所发信号的掩盖；二是由于有机荧光分子光稳定性相对较差，易发生光漂白，无法较好地实现对所研究分子的长时间荧光标记观察，这就迫切需要出现一种有强大的、持续的荧光效应能掩盖细胞的自发荧光且具有抗光漂白作用的新的荧光物质。具有特征荧光功能的偶氮四唑类光致异构配合物兼顾了有机配体和金属离子双重功能性质，其水溶性和热稳定性良好，在各种不同波长紫外-可见或者激光激发下，各异构体可以相互转换并发出独立分开的斯托克位移（Stoke’s shift）特征荧光。这种荧光能有效的掩盖细胞的自发荧光，很好的满足了活细胞的荧光标记和成像条件需求。当前，大量设计和合成具有新型荧光活性的化合物是提高和解决细胞生物学中化学标记方法中最关键因素。针对目前现状，利用合成、表征新技术和新方法，在分子水平上开展偶氮四唑等配体构筑的新型的光致异构配体与过渡或者稀土金属离子构筑的新型荧光配合物发光材料的设计与合成及其用于活细胞组分和行为靶向标记和成像分析的研究是一项创新性的研究课题，具有十分重要的理论和应用研究价值。
