基本信息
- 项目名称：
- 二卤代荧光素及萘并荧光素吸收和荧光光谱性质研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 通过紫外可见光谱和荧光光谱表征了水性溶液中二卤代荧光素的质子易变平衡，它具有二价阴离子、阴离子、中性形式和阳离子四种结构，其中中性形式包括醌型和内酯两种形式。并且各种形式的紫外吸收峰都可以确定。另外还研究了取代萘并荧光素荧光光谱和紫外可见吸收光谱的性质，这些都为以后更好地利用、合成各种荧光素做了有利铺垫。
- 详细介绍：
- 荧光素(FL)又称荧光黄，化学名称为3,6-二羟基螺或9-邻羧苯基-6-羟基占吨-3-酮，存在互变异构体,包括醌和内酯两种结构：由于氧桥键把两个苯环固定在一个平面上，使分子具有刚性共平面结构，在激发光的作用下能产生强烈的荧光。荧光素被用于研究蛋白质的结构特性，标记抗体，在医学上用于荧光成像，基因序列排列规则的测定，细胞内pH值的测定，生物体内Ca2+、Mg2+等离子浓度的测定等。但是荧光素的结构特点使其所具有的特殊属性也限制了它在许多研究领域中的进一步应用，而引入取代基如卤素则可以改变荧光素的结构特点。卤素原子具有强电负性当其引入π共轭体系时，由于拉电子效应而使酚羟基和羧基易解离从而改变pKa以及其存在形式。另外卤素原子的给电子能力，极化作用也会对荧光素的荧光光谱性质和紫外可见吸收光谱产生影响。二卤代荧光素除具有荧光素的特点外还拥有新的优点，如可以减少生物材料的背景荧光。另外重原子可通过磷光促进衰减，而这些都可扩大其应用。这就要求我们对二卤代荧光素的性质进行研究。 萘并荧光素是荧光素的衍生物，也属于占吨类化合物。它是一种有机二元酸，有多种应用，例如可用作荧光探针，灵敏地检测碱性条件下的金属离子，用于DNA测序、细胞记数、标记核苷酸等。它和目前普遍使用的荧光探针相比在最大发射和吸收波长处具有明显的红移。萘并荧光素的优点包括：可以很大程度地减少生物材料（例如DNA）的背景荧光，通过与其最大吸收匹配的激光发射二极管容易激发等。 萘并荧光素仍然具有荧光素的特点，例如易制备，Pka值接近于生理pH值等。迄今为止，只报道了萘并荧光素二价阴离子的光谱性质[14]，而对于其物理性质特别是含取代基的萘并荧光素的光谱性质则鲜有报道。本文研究了含-OCH3、-O(CH2)3CH3、-Cl、-NH2、-COOH取代基的萘并荧光素的荧光特性，发现其荧光量子产率依次降低，这与此几种取代基电负性对荧光性质的影响相符。 本文主要通过二卤代荧光素的荧光发射和激发光谱以及其在不同pH值下的紫外可见吸收光谱研究了其荧光量子产率、荧光寿命和单线态氧量子产率，酸碱性对其存在形式的影响及重原子效应对荧光素性质的影响。我们知道固态荧光素有醌和内酯两种结构，而在不同pH的水性溶剂中它们都可以阴离子、二价阴离子、中性形式及阳离子存在，如图3所示。在此我们希望能测定荧光素及含Cl、Br、I的荧光素的pKas，确定pH值与各种形式的关系。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本文主要通过二卤代荧光素的荧光发射和激发光谱以及其在不同pH值下的紫外可见吸收光谱研究了其荧光量子产率，酸碱性对其存在形式的影响及重原子效应对荧光素性质的影响。
科学性、先进性及独特之处
- 二卤代荧光素除具有荧光素的特点外还拥有新的优点，如可以减少生物材料的背景荧光。另外重原子可通过磷光促进衰减，而这些都可扩大荧光素在化学生物学中的应用。
应用价值和现实意义
- 确定二卤代荧光素的pKas可以根据需要控制其荧光特性以实现更好的应用，另外荧光素性质的研究可以指导合成新的占吨类染料。
学术论文摘要
- 摘要：通过紫外可见光谱和荧光光谱表征了水性溶液中二卤代荧光素的质子易变平衡，它具有二价阴离子、阴离子、中性形式和阳离子四种结构，其中中性形式包括醌型和内酯两种形式。并且各种形式的紫外吸收峰都可以确定。另外还研究了取代萘并荧光素荧光光谱和紫外可见吸收光谱的性质，这些都为以后更好地利用、合成各种荧光素做了有利铺垫。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] G.S.Jiao,L.H.Thoresen,T.G.Kim,et al.CHEMISTRY EUROPEAN JOURNAL, 2006,12:7816-7826. [2] 侯凌燕,章竹君,周福林.分析化学.2007,35(2):285-288. [3] S.Kenmoku,Y.Urano,K.Kanda,et al.Tetrahedron .2004,60:11067-11073. [4] Xianfu Zhang,Qiang Liu,Huanbing Wang.etc.Chemistry.2008,200:307-313. [5] L.G.Lee, C.R.Connell, S.L.Woo, R.D.Cheng, B.F.McArdle,C.W.Fuller, N.D.Halloran and R.K.Wilson.Nucleic Acids Res.,1992,20,2471-2483. [6] A.Gomez-Hens and M.P.Trends Anal.Chem.2006,23,127-136. [7] K.J.Thomes,D.B.Sherman,T.J.Amiss,S.A.Andaluz and J.B.Pitner,Diabetes Tech.Therap.2006,8,261-268. [8] Xianfu Zhang, Qiang Liu, Huanbing Wang.etc.Photochemical & Photobiological Sciences.2008,7,1079-1084. [9] Xianfu Zhang, Qiang Liu , Aiijun Son.etc.Photochemical & Photobiological Sciences.2008,7,299-302 [10] Xianfu Zhang, Qiang Liu, Huanbing Wang.etc.Journal of Photochemistry and PhotobiologyA:Chemistry.2008,307-313.
同类课题研究水平概述
- 目前对于二卤代荧光素一直缺乏系统的研究，同时之前的研究紧停留在重原子效应对光谱性质的影响。而对于萘并荧光素迄今为止，只报道了其二价阴离子的光谱性质，而对于其物理性质特别是含取代基的萘并荧光素的光谱性质则鲜有报道。
