光致变色脱氧核苷的设计、合成及性质研讨.pdf

洲IIIIIIIIIIIIIMlU IIII—IIIl Y2550643 摘 要 光是一种控制生物大分子方便和强有力的工具，复杂多样的生物体系，如细胞单元， 不仅可以受益于非侵袭性的、无干扰性的自然光，而且可以在时间和空间上受益。在化 学和合成生物学领域，DNA结构和功能的人工控制己经成为一个热点，寻求在DNA结 构中引入光致变色单元的新策略是当前迫切艰巨的任务，所以，设计合成新颖高效的光 致变色核苷化合物是一个不容忽视的课题。 我们设计合成了光致变色脱氧核苷化合物dA-I、dA．2，以脱氧腺苷为分子骨架， am紫外光作用 二芳基乙烯为光致变色单元，利用碳碳三键桥接到嘌呤的8位。在365 下，在各种溶剂环境中，对dA．1进行了紫外吸收光谱测试，但在长波区并没有非常明 显的新吸收峰出现，故对光致变色单元进行了一些改良。我们选用全氟代环戊烯类二芳 基乙烯光致变色单元，重新设计合成了光致变色脱氧核昔化合物dA．2。在365nnl紫外 光作用下，dA．2在水溶液中发生光异构化反应，得到了关环异构体，在615nnl处出现 非常明显的新吸收峰，溶液颜色由原来的几乎无色变为蓝色，5rain后达到光稳定态， 延长照射时间，光谱并没有发生进一步的变化；随后，立即用可见光照射关环样品，与 关环反应相比，开环反应更为迅速，在可见光作用2min后，开环反应即可完成，恢复 到初始状态，这说明此光致变色过程为高度可逆且一致的过程；365 nlll的紫外光与可见 光对同一个样品进行交替照射作用的可逆异构化过程显示，化合物dA-2具有非常强的 耐疲劳度，光致变色性能非常良好：dA-2的关环异构体在不同温度下的热稳定性实验 表明，dA．2的关环异构化产物具有高度的热稳定性。由于脱氧核苷是DNA的基本组成 原件，所以，把这一新型的光致变色脱氧核苷dA．2嵌入到DNA双链结构中，有望合成 光致变色的核苷酸，对解决当前许多困扰我们的科学问题提供新途径。 荧光探针的发展与生命科学、临床医学中大量的实际问题密切相关。具有良好荧光 性能的核苷类化合物可以用来检测病原体、分析基因的表达，在诊断遗传疾病的发病机 理方面发挥着巨大的作用。因此合成核苷类荧光探针并对生命体内的离子进行识别性能 的研究具有重要的理论意义和应用价值。目前，该类研究还鲜有报道。因此，具有良好 离子识别行为的核苷类荧光探针成为一个不可忽视的课题。 在第二部分工作中，我们研究了具有离子识别功能的荧光核苷探针，本部分以腺苷 为基础原料，在嘌呤的6位引入三种不同的金属离子识别基团，合成了三种结构新颖的 后，Ll对Pd2+具有高度单一的选择性，而L2、L3对金属离子没有明显的选择性，故我 们详细地深入研究了L1的荧光性质。在进行Pd2+滴定实验时，随着Pd2+浓度增加，L1 的荧光几乎完全淬灭；由竞争实验可知，其他金属离子几乎不具有干扰性；s2。返滴定实 致的，而Ll的荧光恢复为探针的潜在应用奠定了良好的基础；从核磁滴定实验和 量比为l：1。根据荧光滴定曲线的线性拟合实验，Ll的检测限为6．47×10～M，这意味 thresholdlimitfor 着Ll可以用来检测药物中残留的金属钯离子(WHOspecified palladium contentin 9．4×10巧M(10．0 drugchemicals[4．7×10巧M(5．0ppm)to ppm)])j}ll环境检测分 析。据我们所知，这是第一例“开．关”型基于嘌呤核苷作为荧光发色团选择地检测Pd2+ 的荧光探针。通过以上较为系统的研究，期望建立调控核苷类荧光探针离子识别性能的 方法，为荧光分子探针的深入研究和实际应用提供科学依据。 化合物的结构均经1H-NMR、13C-NMR、HRMS表征。