论文总字数：17843字

摘 要

随着生物医学以及生命科学的不断深入发展，检测生物分子具有非常巨大的应用价值。相较于传统意义上的检测方式，荧光检测具有如下优点：设备操作简单，高灵敏度，高选择性。因此，近年来，荧光分子探针的设计与合成已经成为了非常活跃的研究领域。由于其在水溶液中的良好的稳定性，金属配合物的探针分子的设计方面引起学界的广泛关注，其中尤其以锌、铁、铜配合物为研究的热点。本论文将围绕双核铜（II）配合物展开研究工作，并将其应用于检测重要的生物阴离子焦磷酸盐。

关键词：配合物 荧光 焦磷酸盐

Abstract

With the deepening development of biomedical and life sciences, the detection of biological molecules has very giant applied value. When compared with conventional detection methods, Fluorescence detection has the following advantages: the equipment is simple, high sensitivity and high selectivity and so on. Therefore, in recent years, the design and synthesis of fluorescent probes has become a very active field of research. Due to the good stability in aqueous solution, metal complexes caused extensive attention in the design of probe molecules, especially zinc, iron, copper complexes. This paper will focus on the study of dinuclear copper (II) complexes which was utilized in the detection of pyrophosphate.

Key word: complexes; fluorescence; PPi

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 绪论 1

1.2 荧光分子探针简介 1

1.2.1荧光产生的原理 1

1.2.2 荧光分子探针的结构 3

1.3 含磷阴离子的研究 3

1.3.1 腺嘌呤核苷三磷酸（ATP）和焦磷酸盐(PPi) 4

1.3.2 焦磷酸的检测方法 4

1.3.3 焦磷酸根的荧光检测 4

第二章 双核铜（II）配合物的设计与合成 6

2.1 实验试剂及实验仪器 6

2.1.1 实验仪器 6

2.1.2 实验试剂 6

2.2 合成路线 8

2.2.1 路线简介 8

2.2.2 合成路线 9

2.3 合成过程 10

2.4 结果与讨论 19

第三章 双核铜（II）配合物检测焦磷酸盐 21

3.1 概述 21

3.2 结果与讨论 22

第四章 总结与展望 26

4.1总结 26

4.2展望 26

参考文献 27

致谢 30

第一章 文献综述

1.1 绪论

荧光探针是一种基于光波导和光谱化学测量技术的研究，把分析对象的化学信息选择性地转换为易于被分析仪测量的荧光信号的分子测量装置。
周围环境的变化，会影响到荧光探针的荧光发射，从而能够使人们能够了解周围环境的组成或者存在于环境中的某种特定信息^[1,2]。
该荧光探针具有敏感度高、选择性高、使用轻便、成本廉价、无预处理、无电磁场效应等优点，可用于长距离发光。。

1.2 荧光分子探针简介

1.2.1荧光产生的原理

荧光是一种低温发光现象。当特定波长的入射光照射到某种常温物质后，该物质能吸收光能，然后进入激发态，同时该物质又会立即退激发并且发射出射光，当入射光波被停止时，光的发射也伴随着消失，这种性质的出射光就被称之为荧光^[3]。一般情况，人们通常会把各种各样的弱光一般称为荧光，而没有仔细区分和追究其发光机理。

在吸收入射光的能量后，分子中的电子可以从基态 到激发态 ，具有相同的自旋，即，这里h表示普朗克常数， 表示入射光光子的频率。区分在处于激发态 时会通过各种不同的途径释放吸收的能量从而再回到原始基态。比如，电子可以从在非常短的时间内（短于 秒）经过内转换无辐射地跃迁至能量稍低但是具有相同自旋多重度的新的激发态：，紧接着从以发光的形式释放出能量回到基态^[4]：，这里发出的光就是荧光，其表示频率。由于整个过程中新的激发态的具有的能量低于，故其发出的荧光的频率会低于入射光的频率，荧光态的寿命一般在至秒之间。通常电子会再很短的时间内从激发态跃迁至，而且产生荧光的物质的分子可以通过所谓的振动弛豫过程很快地（约 秒）经由碰撞达到热平衡，这两个效应使得绝大部分荧光源自于振动基态。总结产生荧光的反应过程为：

。

经由系间跨越过程，电子也可以从激发态无辐射直接跃迁至能量较低且具拥有不同自旋多重度的激发态（通常为自旋三重态），再经由内转换过程无辐射跃迁至激发态，然后以辐射光的方式将能量释放回到基态。由于激发态和基态具有不同的自旋多重度，故在跃迁选择规则中这一跃迁过程是禁止的，而且这种过程需要的时间比释放荧光要长（从秒到数分钟乃至数小时不等）。这种过程与荧光过程还有一处不同，就是当入射光停止后，物质中还保有相当数量的电子持续保持亚稳态，并且会持续发光直到所有的电子都回到基态。这种光称为磷光。

以上提到的电子退激发的机制可以用Jablonski 图来表示。

图1-1 Jablonski 图

荧光物质的量子效率定义：出射荧光光子数和入射光光子数的比。

1.2.2 荧光分子探针的结构

荧光化学传感器荧光探针其主要由三部分组成(图1-2)：1．识别基团(R)，可以选择性地与被分析物结合。这种结合力主要通过配位键，氢键等作用实现。2．信号报告基团(发色团, F)，当识别基团与被分析物结合时，会将其中的化学改变转变为容易被测量到的输出信号。信号报告基团主要是信息传递的作用，它把分子水平上发生的化学变化转换成能够被人感知(颜色变化)或被仪器检测的信号(荧光等)。3．连接基团(S)，将信号报告基团和识别基团链接，根据实际情况以及设计需要的不同，连接基团会有多种选择。连接基团的选择会直接影响输出信号的产生。

图1-2 荧光探针的结构

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