摘 要

醛类物质在我们的日常生活中非常常见，对其定性定量分析也成为了日益重要的工作。有机小分子荧光探针由于具有合成成本低、结构可控化、高反应效率和选择性好等特点，其在生物学和医学方面的运用成为了当代研究的重点。硝基苯并-2-氧杂-1，3二唑(Nitrobenz-2-oxa-1，3-diazole，NBD)基团是其中一种具有代表性和广泛使用的荧光团。基于NBD母体荧光探针可用于检测汞离子、硫化氢、醛类物质和生物硫醇等，本文将设计合成一种分子式为C₉H₁₀N₆O₄的含硝基苯并-2-氧杂-1，3二唑基团的酰肼类小分子荧光探针，该分子中的酰肼基团可以与羰基生成酰腙从而实现醛类物质的荧光定量分析。通过这种荧光探针检测醛类物质时，主要是用高效液相色谱-荧光检测技术和毛细管电泳-荧光检测技术进行分离分析。

关键词：醛类检测；高效液相色谱；荧光探针；NBD。

Abstract

Aldehydes are very common in our daily lives, and their qualitative and quantitative analysis has become an increasingly important task. Small organic molecule fluorescent probes have been widely concerned in biology and medicine because of its low cost, controllable structure, good reaction efficiency and selectivity.

Nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole (NBD) group is a representative and extensively used fluorescent group, Which can be used to detect mercury ions, hydrogen sulfide, aldehydes and biological mercaptans.A new kind of small molecule fluorescent probe containing NBD group, whose molecular formula is C9H10N6O4, is designed and synthesized in this thesis. The hydrazide group in this molecule can form hydrazone with carbonyl to realize aldehydes Fluorescence quantitative analysis of analogues. In the detection of aldehydes by this fluorescent probe, the separation and analysis are mainly carried out by HPLC-FD and EC-LIF.

Key words: detection of aldehydes; HPLC; fluorescent probe; NBD.

目录

一种基于NBD的酰肼类荧光探针的设计合成及运用 I

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究目的及意义 1

1.2荧光探针概述 2

1.2.1荧光探针的结构 2

1.2.2荧光探针的识别机理 3

1.3 NBD类荧光探针的运用 4

1.3.1检测金属离子 5

1.3.2检测胺类物质 7

1.3.3检测生物硫醇及硫化氢 8

1.3.4检测光气（COCl₂) 9

1.3.5检测醛类物质 10

1.4荧光检测联用技术 10

1.4.1高效液相色谱-荧光检测技术 10

1.4.2毛细管电泳-荧光检测技术 11

第二章 酰肼类小分子荧光探针的合成及性质研究 13

2.1酰肼类小分子荧光探针的合成 13

2.1.1合成路线 13

2.1.2实验部分 13

2.2该探针用于醛类物质的检测 14

第三章 总结与展望 15

参考文献 15

致谢 18

第一章 绪论

1.1研究目的及意义

醛是一种天然存在的非常活泼的羰基化合物，广泛存在于水、大气、食品饮料以及生物体内。水、大气中的醛类化合物主要来自工业排放、机动车尾气、有机化合物的燃烧等等，食品饮料在生产、加工、贮藏过程中会产生羰基化合物，在食品中发现醛是食品加工或变质的副产品，食品样品中的醛含量被用作其质量的指标。人体暴露在醛含量过高的环境会带来许多不利的健康影响，醛可以在体内通过氧化反应产生，并能够通过结合和修饰生物分子来破坏生物学功能。因此，除了考虑将其作为氧化应激相关疾病的生物标志物外，还必须确定其在生物样品中的具体含量，以估计其是否会影响人体生命健康。此外，糖是一类特殊的羰基化合物。糖类物质是多羟基醛或者多羟基酮，但是糖类物质的实际存在形式有缩醛或缩酮形式和羰基形式两种，并且大多以缩醛或缩酮的形式存在，一定的条件下，这两种存在形式会发生转变，所以糖在某种程度上也算是羰基化合物，具有羰基化合物的性质，如与肼类、胺类物质形成腙、希夫碱等衍生物，能发生银镜反应等。糖是生命体内的能量储存物质，此外，它还参与了生物体的多种生命活动如传递信息、调节机体的免疫系统、调节细胞分裂分化、受精、胚胎发育、血液系统、感染、衰老^[1-3]等。同时糖类物质在组织细胞间的识别与粘附、组织的生长与修复等生理过程也有重要作用，甚至在癌细胞转移扩散等过程中糖类物质都起着关键作用^[4]。

综上可知，用于测定醛类的有效分析方法在生物、临床、境和食品科学等各个领域都必不可少。如今，有很多检测方法联合各种分离手段用于羰基化合物的定性定量分析，比较常用的方法有紫外-可见分光光度法、荧光分光光度法、傅里叶变换红外光谱法、荧光衍生法、电化学法和色谱法等^[5]。

在分析方法中，荧光衍生法是一种检测醛类物质的重要方法，衍生化试剂能与醛中的羰基反应导致光学性质的变化，所以可以用来检测醛类物质，如周翔课题组通过化学荧光标记法进行了醛基胞嘧啶的检测工作^[6]，郭璞合成的BODIPY探针可使含有醛基胞嘧啶DNA链得荧光标记效果^[7]，在照射波长为365nm的紫外光照射下，探针标记过的DNA链有强的黄绿色荧光，在白光的照射下，标记的DNA链仍然可以看到比较明显的荧光，在特定浓度下，该探针标记DNA链甚至能直接通过肉眼观察出来。基于荧光衍生的定性定量分析是检测醛类物质含量的一种重要方法，具有简便、易操作等特点，所以对于醛类物质的小分子荧光探针的研究具有十分重要的意义。

各类荧光探针中，有一种含硝基苯并-2-氧杂-1，3二唑（NBD）基团的酰肼类小分子探针，探针中的NBD基团具有优秀的荧光性能，通过酰肼基团与醛基生成酰腙可以实现醛类物质的荧光定量分析。近些年来，国内外对NBD型荧光探针的研究也越来越多，该类荧光探针除了可用于检测醛类物质，还能检测汞离子、H₂S、COCl₂及生物硫醇等^[8-10]，例如，汞是一种有毒的金属元素，会对环境和人体健康造成危害，目前NBD类的汞离子荧光探针有很多。Sakamoto^[11]设计合成了一种识别基团为有4个S原子的胺基，荧光基团为NBD的汞离子荧光探针，Hg² 与该探针在酸性条件下相互作用后探针的荧光强度增强，可以对汞离子进行定量分析。设计醛类物质的荧光探针可以在荧光团上连接肼基，本文将设计合成一种基于NBD的酰肼类小分子探针，分子结构如图1.1，通过酰肼基团与醛基生成酰腙，给醛类物质标上荧光实现醛类物质的定量分析。