有机小分子荧光探针的研究幻灯片.ppt

3 荧光共振能量转移（FRET, fluorescence resonace energy transfer） 荧光共振能量转移指一个荧光体系含有两个荧光团，一个充当能量供体D，另一个为能量受体A，当用供体D的激发去激发荧光体系时，可以发生从D到A的非辐射能量转移，从而发射出受体荧光团的荧光。荧光共振能量转移发生必须具备以下几个条件： （1）能量供体荧光团D的荧光发射位于短波长处，且发射光谱和能量受体荧光团A的吸收光谱有一定重叠，能量受体能够在能量供体的发射波长处吸收能量； （2）能量供体与能量受体相隔的距离必须远大于它们之间的碰撞直径（有时甚至为70-100?）； （3）能量供体与能量受体还必须以适当的方式排列。 化合物10是以氟硼荧和罗丹明为荧光团设计的FRET荧光探针，由于氟硼荧的荧光发射光谱与罗丹明的吸收光谱有较大范围重叠，通过连接臂连接，氟硼荧作为能量供体，罗丹明作为能量受体，加入被分析物后，荧光共振能量转移过程便能实现。加入汞离子之前，表现为氟硼荧的绿色荧光，汞离子的存在能促使氨基硫脲形成噁二唑酮类化合物而致使罗丹明内酰胺结构开环，此时氟硼荧的能量传递给罗丹明，最终使得共振能量转移发生，氟硼荧的发射峰减弱，从而发射出罗丹明的红色荧光，从而实现了对汞离子的比率型检测。 10 11 4 激基缔合物/复合物（ excimer / exciplex ） 激基缔合物指一些荧光团在激发态与另一相同或不同的基态荧光团接近时往往能生产激基缔合物（通过π-π堆积作用形成激基缔合物）可观察到双重荧光。它的发射光谱不同于单体的荧光，新的荧光会产生一定的红移，且出现强而宽的，无精细结构发射峰。这种作用本质上是光致电荷转移作用，在两个相同的荧光分子之间形成激基缔合物以及在两个完全不同的荧光分子之间形成激基复合物，可以用下式表示： A* + A A*-A ( excimer ) A* + B A*-B ( exciplex ) 激基缔合物对距离的要求更为苛刻，只有激发态分子和基态分子达到碰撞距离～3 ?时才可能形成激基缔合物，因此可以利用各种分子间作用力改变两个荧光团之间的距离，通过结合客体前后单体和激基缔合物的荧光光谱的变化来表达客体被识别的信息。由于萘、芘、葸等荧光团具有较长的激发单线态寿命，易形成激基缔合物等特点，因此常常被用于此类探针中。 化合物12基于激基缔合物的荧光探针，加入汞离子之前两个芘分子相距很远，因此发射的是芘单体荧光，当汞离子存在时，O、N原子与其配位形成化合物13，从而拉近了两个芘分子之间的距离，且让其平行排列，最后产生二聚体荧光。 12 13 5、 有机载体在荧光分子探针中的应用 罗丹明罗丹明及其衍生物是一种氧杂蒽类荧光染料 ，由于苯环间氧桥的存在，从而分子具有刚性共平面结构，使其分子结构稳定性增强，开环状态下，在激发光的作用下能产生强烈的吸收和荧光，其最大发射波长位于500-700 nm之间，为红色可见光区，可有效的避开生物体系背景荧光，从而能提高探针的灵敏度，因此是生物分析中经常用到的荧光探针，具有很高的研究和应用价值。 罗丹明内酰胺螺环结构具以下特点：1）罗丹明的内酰胺螺环是非共轭结构的，因此在长波长处无吸收，无色，无荧光；2）内酰胺螺环结构在酸性条件或者与被分析物结合后能够诱导罗丹明内酰胺结构开环，氧杂蒽结构电子重新排布，共轭结构恢复，因此在长波长有吸收，有颜色，强荧光。由于此结构的优势，罗丹明内酰胺类衍生物是一类很好的OFF-ON型荧光传感器荧光团。因此可以用罗丹明作为母体来进行设计，首先使它形成具有酰胺螺环结构的化合物，当它与被分析物作用时，内酰胺螺环结构被打开，信号从无到有，达到对被分析物的识别的目的。 14 15 芘芘分子由四个苯环构成，是一种四环多环芳香类物质，有很强的荧光，在丙酮中量子产率可达0.99，其晶体加电压可发光，最初用于电致发光研究。芘荧光基团是最有用的荧光化学敏感器之一，芘基团附近连接一氨基已被广泛采