论文总字数：17290字

摘 要

各种阴离子、磷酸盐、焦磷酸盐和核苷酸的识别和感知有效地帮助我们了解和评估关键的生物过程。近十年来，荧光分子探针的设计与合成暨成为炙手可热的研究领域。金属配合物探针因为在水溶液中具有优良的稳定性，探针分子设计中引起了极为广泛的关注，其中以锌、铜、铁配合物为研究的主要热点。越来越多的科研人员竭力开发简单而便捷的检测系统，用来检测生物阴离子焦磷酸盐。

关键词：阴离子 荧光探针 焦磷酸盐

Abstract

A variety of anions, phosphates, pyrophosphates, and nucleotides are important species whose recognition and sensing can play a major role in understanding and evaluating key biological processes. In recent years, the design and synthesis of fluorescent molecular probe have become a very active area of research. Due to the good stability in aqueous solution, metal complexes caused extensive attention in the design of probe molecules, especially zinc, copper，iron complexes. In the past decades, considerable effort has been devoted to the development of rapid and convenient detection systems for pyrophosphates.

Key word: anion; fluorescence; pyrophosphates.

目录

摘要 I

Abstract I

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 4

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 5

1.3.3 焦磷酸根的荧光检测 5

第二章 双核铜配合物Lc合成及对焦磷酸盐的识别 7

2.1 金属配体Lc的合成 7

2.1.1 实验药品与实验仪器 7

2.1.2路线简介 8

2.1.3 探针Cu-Lc的合成路线 9

2.1.4 Lc表征H1核磁共振图 12

2.2 双核铜（II）配合物检测焦磷酸盐 12

2.2.1 实验仪器 14

2.2.2 实验试剂 14

2.2.3检测药品的配制 14

2.2.4 探针Cu-Lc与荧光指示剂6,7-二羟基香豆素以及PPi的滴定实验 14

2.2.5 探针Cu-L_c与不同阴离子 HPO₄²⁻, CH₃COO⁻,SO₄²⁻, CO₃²⁻, F⁻, Cl⁻,Br⁻ 滴定实验 16

2.2.6 探针Cu-Lc与荧光试剂6,7-二羟基香豆素和PPi反应机理的探索 18

第三章 总结与展望 19

3.1总结 19

3.2展望 19

参考文献 20

致谢 24

第一章 文献综述

1.1 绪论

荧光探针是一种能专一对某种化合物或某种离子或pH等具有应答反应,并能产生一个与上述变化条件相对应的荧光反应的探针件，荧光探针的主要特点是具有高度的灵敏度和选择性，这两种特点也是高质量的探针所追求和应有的属性。目前，其应用领域已经拓展到废水处理、环境监测、疾病诊断、分子内细胞成像等领域。
荧光探针被周围环境影响着，荧光探针荧光发射发生改变，人们从而获知周围环境的特征性质或者环境中存在的某种特定信息^[1,2]。

本论文设计并合成了一个结构相关联的铜（II）配合物探针Cu-L_c，Cu-L_c探针分子是含对称支脚架的铜（II）配位物并在两个支架上引入活化官能团氨甲基。使得探针分子Cu-L_c具有更强的吸电子能力和配位能力。同时，通过一些实验表征验证了探针在水溶液中的结合方式。

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（一般情况下，出射波波长比入射光的波长要长，而且在可见光段）；当光波被停止时，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。

上文提到的电子退激发的机制现象可以用Jablonski 图来表示。

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