论文总字数：16500字

摘 要

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 荧光探针 1

1.1.1 结构 1

1.1.2 识别机理 1

1.2 硒醚基荧光探针 1

1.2.1硒 1

1.2.2 含硒探针的发展简介 4

1.3 水溶性荧光探针 6

1.3.1基本特征 6

1.3.2发展及性质研究 7

1.3.3 应用 7

1.4 二茂铁 8

1.4.1 性质 8

1.4.2 生物医药方面的应用 8

1.5 展望 9

第二章 实验部分 10

2.1 试剂与仪器 10

2.2 合成原理 11

2.3试验方法 11

2.3.1 F1、F2的合成 11

2.3.2 F3的合成 12

2.3.3 F4的合成 13

2.3.4 L1的合成 13

第三章 结果与讨论 14

3.1 L1的紫外性质 14

3.2 L1的荧光性质 15

3.3 L1的对Ag 的比色性质 15

3.4 质谱与核磁表征 16

第四章 结论 19

参考文献 20

致 谢 22

摘 要

随着工业的迅猛发展，重金属污染问题日趋严重，同时一些重金属离子在生命科学、医学和环境科学等领域有扮演着极其重要的角色。鉴于重金属离子的剧毒性和在生物体中的重要作用,对金属离子的检测尤为重要，高效、灵敏的金属离子探针受到更多研究学者的关注。

本文综述了硒醚及水溶性荧光探针的合成及性质研究。

关键词：硒醚 水溶性 荧光探针 合成

Abstract

With the rapid development of industry,the heavy metal pollution has become more serious.As the heavy metal ions play a significant role in the fields of life science,medicine and environmental science.It's more and more important for the detection of metal ions because metal ions have high toxicity and crucial role in biological systems. At the same times, there has been considerable interest in the development of selective and sensitive probes for metal ions.

In this paper,we report about the synthesis of selenium and water-soluble fluorescent probe.

Key words: selenide;water-soluble;fluorescence probe;synthesis

第一章 文献综述

1.1 荧光探针

1.1.1 结构

荧光探针的结构一般由荧光基团、连接基团和识别基团组成。荧光基团是具有大π键共轭体系，具有刚性平面结构，是荧发射光并通过仪器输出电信号的信号基团。识别基团是与被测物结合的基团，通过与分析物的结合或化学反应，导致荧光的变化，影响信号输出。

1.1.2 识别机理

荧光探针的机理大致包括：光诱导电子转移、分子内电荷转移激基缔合物的形成或破坏、荧光共振能量转移、激发态分子内质子转移等。其中应用最广泛的是光诱导电子转移、分子内电荷转移及荧光共振能量转移机理。

1.2 硒醚基荧光探针

1.2.1硒

硒元素在1818年瑞典化学家 J．berzeliuz 第一个发现以后，一直被认为是一种有毒物质。直到 Schwartz 和 Flotz 首先认识到了硒的生物学作用，人们对硒元素在正常生理学过程中的作用才逐渐展开了研究。1973年，科学家首次在两种细菌所含有的酶里发现了硒元素。与此同时，研究还发现硒是一种抗氧化酶(谷胱甘肽过氧化物酶)的活性位点的组成部分，这个发现使得硒在哺乳动物中的生物学作用得以确认。近年来，被发现的含硒酶和硒蛋白的数目急剧上升。在原核生物中，甲酸脱氢酶、氢化酶^[1]、甘氨酸还原酶^[2]等都是一些具有代表性的含硒酶，它们的活性位点是含有硒原子的硒代半胱氨酸。在真核生物中，碘甲酰原氨酸脱碘酶^[3]、硫氧还蛋白还原酶^[4-7]、硒磷酸合成酶以及P硒蛋白等都是一类典型的含硒酶^[8]，而这些含硒酶中更为人们所熟知的当属谷胱甘肽过氧化物酶^[9-12]。许多相关的书籍和文献里都对硒的各种生物学上的作用进行了描述，包括硒的营养学作用^[13]。

尽管在1836年，科学家首次合成出来人工含硒化合物二乙基硒醚，但是由于含硒化合物天生具有恶臭气味、难以提纯、并且在稳定性方面存在缺陷等诸多原因，人工合成含硒化合物的研究在早期并没有得到迅速的发展。直到20世纪70年代，人们发现了几种有机硒化物的新反应以及一系列具有新颖的结构和不同寻常的性质的硒化物，这使得对含硒化合物的合成与研究重新引起了人们广泛的关注。更为令科学家感兴趣的是，在对有机硒化合物的生物学方面的研究中发现有机硒化物的毒性要远远低于无机硒化物^[14]。因此，科学家们对于合成有机硒化物来模仿生物体内含硒酶的生理学作用的研究兴趣日益浓厚。在过去的几十年里，研究工作者一直致力于开发稳定的有机硒化物，作为抗氧化剂、抗肿瘤药物、抗感染药物以及免疫调节剂。此外，很多有机硒化物被用来仿真生物体中酶的催化作用，例如依布西林，通常被用作谷胱甘肽过氧化物酶的模拟物以及过氧亚硝酰的清除剂^[15]。另外具有一定的光活性的有机硒化物还能被用作光动力学治疗中的光敏剂^[16]。光动力学疗法可以通过对肿瘤有特异性识别作用的染料释放出可以杀死癌细胞的物质来达到治疗的效果，因此在癌症的治疗方面有很广阔的应用前景。由于有机硒化物的这些生理学作用，设计以及合成含硒化合物在制药和学术研究方面都具有很大的意义。

1 硒的抗氧化作用

生物体在长期的进化中已形成了一套自身的抗氧化防御体系,它能在不同的环节上阻断自由基反应, 使生命过程得以在活性氧自由基的生成与清除的平衡中正常进行。在机体抗氧化防御系统中，生物抗氧化作用可分为酶类和非酶类。抗氧化酶防御体系主要包括超氧化歧化酶，谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶等。

谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)是一种含硒的抗氧化酶，它可以保护各种器官不受氧化应激的损伤，在谷胱甘肽还原过氧化物的过程中起到催化剂的作用^[17]。该酶以还原型谷胱甘肽为还原剂催化还原体内的氢过氧化物。硒代半胱氨酸为此酶的催化活性中心，其催化过程通过硒醇、次硒酸和硒硫化合物3种中间体构成的催化循环来捕获脂质氢过氧化物(图1-2)。谷胱甘肽过氧化物酶是一个很大的家族，其中包含四种类型的酶：经典的细胞质谷胱甘肽过氧化物酶(cGPx)、磷脂谷胱甘肽过氧化物(PHGPx)、血浆谷胱甘肽过氧化物酶(pGPx)和肠胃谷胱甘肽过氧化物酶(giGPx)。而这些酶的共同特点是它们的活性位点均含有硒，并且都是起到催化剂的作用^[18]。这些酶的活性是各不相同的，它取决于过氧化物和硫醇等辅因子。经典的细胞质谷胱甘肽过氧化物是以谷胱甘肽作为特异性的还原型底物来发挥作用的，在其发挥作用的过程中，仅有过氧化氢和小部分有机过氧化物例如枯烯过氧化氢、过氧叔丁醇等可被还原。磷脂谷胱甘肽过氧化物酶也是利用谷胱甘肽作为生理的还原型底物，但是在它发挥作用的过程中，可被还原的过氧化物的种类要比细胞质谷胱甘肽过氧化物酶要广泛的多。这种酶对磷脂过氧化物、脂肪酸过氧化物、枯烯过氧化氢、胆固醇过氧化物等均有作用^[19]。另一方面，血浆谷胱甘肽过氧化物酶可以还原的过氧化物的种类要少的多，而且它的活性仅为细胞质谷胱甘肽过氧化物酶的不到十分之一。

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